Медицинский наноробот общего применения

В этой статье я попытаюсь описать устройство медицинского наноробота общего применения. Полное техническое описание наноробота выходит за рамки этой статьи и представляет собой отдельную научно-исследовательскую работу. Ниже я хотел бы остановиться на описании основных систем наноробота и его предполагаемом устройстве.

Какие подсистемы должен иметь наноробот?

• Так как основная функция наноробота — передвижение по кровеносной системе человека, то он должен иметь мощную навигационную систему.
• Устройству необходимо иметь несколько типов различных сенсоров для мониторинга окружающей среды, навигации, коммуникации и работы с отдельными молекулами.
• Также нанороботу необходима мощная транспортная система, доставляющая отдельные атомы и молекулы от хранилищ к наноманипуляторам, и обратно.
• Для работы с пораженными структурами устройство будет оборудовано набором телескопических наноманипуляторов разного применения.
• Материал, из которого будет изготовлен наноробот — алмазоид или сапфироид. Это обеспечит биосовместимость человека и большого количества наномашин.
• Также необходимо наличие приемо — передаточных устройств, позволяющих нанороботам связываться друг с другом.
• И наконец, для удержания крупных объектов необходимы телескопические захваты.

На основании выдвинутых требований я постарался построить модель медицинского наноробота общего применения. В идеальном случае, это устройство будет способно «ремонтировать» поврежденные клетки, ткани; производить диагностику и лечение раковых заболеваний и картографировать кровеносные сосуды; производить анализ ДНК с последующей ее корректировкой; уничтожать бактерии, вирусы, и т.п. Ниже на картинке представлен вид наноробота, выполненного из алмазоида (рис. 1, 2).

Электромагнитные волны, которые смогут распространяться в теле человека, не затухая, будут по длине волны сравнимы с нанороботом. Поэтому приемно-передающие антенны будут иметь вид диполей, выступающих за пределы корпуса. Наноманипуляторы, механические захваты и жгутики должны быть телескопическими и при необходимости должны складываться в корпус робота для того, чтобы робот смог лучше передвигаться в кровеносном русле. Иммунная система в основном реагирует на «чужеродные» поверхности. Размер наноробота также играет важную роль при этом, так же как и мобильность устройства, шероховатость поверхности и ее подвижность. Ряд проделанных экспериментов подтвердил, что гладкие алмазоидные структуры вызывают меньшую активность лейкоцитов и меньше адсорбируют фибриноген. Поэтому кажется разумным надеяться, что такое алмазоидное покрытие («организованное», т.е. нанесенное атом-за-атомом, с нанометровой гладкостью), будет иметь очень низкую биологическую активность. Благодаря очень высокой поверхностной энергии алмазоидной поверхности и сильной ее гидрофобности, внешняя оболочка роботов будет полностью химически инертна. Для такого наноробота, можно будет использовать нанокомпьютер, производящий ~106—109 операций в секунду для исполнения своей работы. Это на 4—7 порядков меньше вычислительной мощности человеческого мозга, составляющей ~1013 операций в секунду. Так что этот наноробот не будет обладать искусственным интеллектом.

Не забудьте также, что это всего лишь описательная работа. Она не основана на результатах каких-либо расчетов. Ниже мы рассмотрим отдельные подсистемы наноробота (рис. 3, 4, 5).

Для работы с внутриклеточными структурами нанороботу вовсе не обязательно целиком проникать внутрь клетки (можно повредить внутриклеточный цитоскелет). Зато телескопические наноманипуляторы предотвратят повреждение органелл и цитоскелета. Ниже приведены рисунки, изображающие наноробота в кровеносной системе и наноробота, ремонтирующего клетку in vivo (рис. 6, 7, 8).

Для связи нанороботов друг с другом, а также для формирования навигационной системы полезно будет использовать еще один тип нанороботов — коммунноцитов , которые будут работать в виде усилительных станций.

По материалам-