Como "Molecular Legos" abre as portas para a verdadeira nanotecnologia

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Robôs são legais. Robôs que operam em nível molecular? Esses são ainda mais legais - e não há limite para o que eles podem realizar.

Embora a ciência tenha sido fascinada pelos blocos de construção impossivelmente pequenos do mundo por centenas de anos, isso só aconteceu desde na década de 1980, que a compreensão científica e o desenvolvimento tecnológico realmente permitiram que a nanociência fosse um campo de pesquisa ativo.

Estamos acostumados a pensar que robôs impressionantes são incrivelmente grandes ou complexos, mas novos e desenvolvimentos empolgantes deixaram a nanorrobótica pronta para redefinir completamente muitas áreas da ciência e tecnologia.

Quão pequenos estamos falando, exatamente?

Os nanorrobóticos lidam com materiais em nível molecular e menores, o que significa que os nanorrobôs estão trabalhando com átomos, proteínas, moléculas e células individuais.

Uma das maneiras mais fáceis de entender por que a nanociência é tão importante é pensar em todos esses átomos nanoscópicos como blocos de Lego.

Assim como o LEGO, átomos e moléculas podem ser combinados de inúmeras maneiras para criar qualquer coisa no mundo natural, e essa capacidade abre a porta para influenciar literalmente todos os aspectos de nossas vidas.

Se a analogia do LEGO não funcionar, os "MicroBots" do Big Hero 6 são outra boa maneira de conceituar nanorrobôs - basta lembrar que os nanorrobôs são vários milhões de vezes menores que os fictícios microbots!

O que os nanorrobôs fazem?

A nanotecnologia já nos permitiu fazer materiais mais resistentes e duráveis ​​por meio da manipulação de estruturas moleculares, e tem sido a força motriz por trás de muitas tecnologias modernas (incluindo o filme plástico que compõe o seu laptop ou telefone tela!).

A pesquisa nanorrobótica tem um foco diferente e suas aplicações são muito mais interessantes.

Avanços recentes em pesquisas criaram nanorrobôs que são capazes de realizar funções altamente especializadas em nível nanoscópico. Alguns nanorrobôs atuam como interruptores, outros como bombas e ainda outros como motores que podem impulsionar o nanorrobô através do espaço e através de líquidos.

Essas máquinas moleculares aparentemente simples podem ser usadas para construir polipeptídeos personalizados a partir de aminoácidos; fazer uso de reações químicas cuidadosamente cronometradas para “caminhar” por ambientes muito pequenos ou muito hostis para outros mecanismos; e atuar como um caminho para transferir moléculas-chave de um lugar para outro.

As muitas aplicações dos nanorrobôs já estão redefinindo tecnologia, medicina e ciência ambiental - e os nanorrobôs estão realmente em sua infância quando você considera tudo o que eles poderiam realizar no futuro!

Como é o futuro dos nanorrobôs?

Computadores Nanorobot

Os interruptores nanorrobôs estão em desenvolvimento desde 1994, que são sensíveis à luz e aos produtos químicos, dando aos criadores influência sobre quando eles estão (ou não) desempenhando a função pretendida.

Outra ótima aplicação de switches? Tarefas básicas de computação.

Atualmente, os pesquisadores estão trabalhando para codificar informações em nanorrobôs da mesma forma que você faria em um computador maior. Os nanorrobôs já foram capazes de realizar tarefas de armazenamento / recuperação de memória em um nível básico, mas em um futuro próximo, essa tecnologia será usada para criar células de memória de alta densidade que podem armazenar quantidades impossivelmente grandes de informações em um espaço físico impossivelmente pequeno.

Tratamentos de câncer de nanorrobôs

A nanotecnologia está mudando a medicina Como a nanotecnologia está mudando o futuro da medicinaO potencial da nanotecnologia não tem precedentes. Os verdadeiros montadores universais darão início a uma mudança profunda na condição humana. Claro, ainda há um longo caminho a percorrer. consulte Mais informação , e está mudando rápido. Os nanorrobôs oferecem aos médicos a chance de tratar doenças em sua origem molecular, e essa oportunidade não tem paralelo com nenhum medicamento no mercado.

Os interruptores nanorrobôs que são sensíveis a um determinado comprimento de onda da luz estão sendo considerados para uso em tratamentos de câncer. Um tratamento potencial é muito perigoso para usar em sua forma atual porque não pode discriminar entre células cancerosas e não cancerosas.

Borowiak et al sugerem que, se um interruptor de nanorrobô sensível à luz fosse incluído no tratamento, uma área de até 10 micrômetros de largura poderia ser direcionada com uma fonte de luz. A luz faria com que o interruptor do nanorrobô "girasse", ativando o composto de uma forma que eliminaria apenas as células cancerosas visadas, permitindo que as células saudáveis ​​sobrevivessem. Melhor ainda, se essas opções fossem reutilizáveis, isso poderia diminuir muito a quantidade de procedimentos invasivos que uma pessoa submetida a tratamentos de câncer teria que enfrentar!

Nanorobot, M.D.

Outro empolgante potencial médico depende fortemente de motores de nanorrobôs que podem ser controlados à distância para fornecer medicamentos a um local exato do corpo. Esses motores são normalmente feitos criando uma reação química que impulsiona o robô através de um líquido. Até recentemente, esses motores frequentemente dependiam de reações químicas que não eram seguras para uso humano.

Desenvolvimentos recentes em motores de nanorrobôs por Gao et al os tornaram muito mais seguros! Pequenos motores de nanorrobô podem ser criados pela reação de um núcleo de zinco do motor de nanorrobô em forma de tubo com o estômago ácido - uma reação química segura que pode permitir que o medicamento seja administrado rapidamente ao revestimento do estômago. Até agora esse procedimento foi testado apenas em ratos, mas até agora os estudos são promissores.

Nanorrobôs magnéticos também estão sendo desenvolvidos que podem rapidamente (em questão de segundos!) Fornecer medicamentos através da corrente sanguínea com a ajuda de um campo magnético (mostrado no vídeo abaixo)

Nanorrobôs no meio ambiente

Muitas pesquisas sobre nanorrobôs se concentram em tornar os processos menores, mas há valor igual em observar sua influência em uma escala macro também. Centenas de milhares de nanorrobôs microscópicos trabalhando juntos em um esforço coordenado podem ser nossa única esperança de salvando o meio ambiente 5 maneiras pelas quais a tecnologia salvará o meio ambienteA tecnologia é frequentemente vista como um vilão antiecológico - mas você sabia que tecnologia avançada está sendo usada, agora, na conservação de ponta? consulte Mais informação .

Uma quantidade significativa de pesquisas sobre nanotecnologia ambiental está focada em saber se os nanorrobôs podem ou não ser úteis para consertar a poluição. A poluição atingiu níveis de crise em lugares como a China, e nanorrobôs leves o suficiente para se erguer no ar podem ser capazes para prender poluentes em nível nanoscópico, ou ser implantado em fábricas de produção de emissões para parar a poluição em seu fonte.

Da mesma forma, há esperança de que sejam desenvolvidos nanorrobôs que possam ser lançados em massa para combater desastres como derramamentos de óleo. Por meio de um trabalho recente ensinando os nanorrobôs a agirem coletivamente, é possível que cada motor do nanorrobô possa enfrentar moléculas de óleo individuais enquanto trabalha em colaboração com todos os outros nanobots lançados para o mesmo propósito.

Uma oportunidade incrível final que se apresenta com a nanotecnologia no ambiente natural é seu potencial para criar água potável. Muitas áreas da Terra estão atualmente sofrendo com a falta de disponibilidade de água potável e segura - um problema que os nanorrobôs podem ser capazes de resolver. É inteiramente possível que os nanorrobôs sejam capazes de eliminar bactérias e outros contaminantes de fontes de água suja, potencialmente salvando um grande número de vidas.

Há muitos empregos que serão assumidos por robôs O que acontece quando os robôs podem fazer todas as tarefas?Os robôs estão ficando mais inteligentes rapidamente - o que acontece quando eles podem fazer todo trabalho melhor e mais barato do que os seres humanos? consulte Mais informação , mas os humanos não são mais suficientes quando se trata do trabalho que precisa ser feito no meio ambiente, então é emocionante ver que todo esse campo pode ser revitalizado por meio da nanotecnologia!

Nanorrobôs nos esportes

Cientistas são minhas pessoas favoritas. Eles simplesmente são.

Cientistas do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (NIST) desenvolveram nanorrobôs que podem jogar uma partida sólida de futebol usando um grão de arroz como seu campo e uma bola com uma largura menor que um fio de cabelo humano como sua bola. Os nanorrobôs são controlados por campos magnéticos ou sinais eletrônicos e feitos de materiais como alumínio, ouro e silício.

Eu gostaria de acreditar que esse era o objetivo final deles, mas a verdade é que jogos como esse ajudam os cientistas a medir do que os nanorrobôs são capazes (incluindo agilidade, capacidade de manobra e capacidade de resposta) e para ajustar seus Projeto.

O que mais está no horizonte?

Uma das partes mais interessantes da nanotecnologia é que, no que diz respeito às ciências, mal arranhamos a superfície de seu potencial nos últimos trinta anos.

Pensar sobre o alcance potencial da influência que esses nanorrobôs podem ter é inspirador, incrível... e um pouco assustador também. Existe uma grande quantidade de sentimento anti-robô do mundo O fim do HitchBot prova que os EUA não estão prontos para robôs consulte Mais informação , e definitivamente se estende aos nanorrobôs. Os críticos da nanotecnologia freqüentemente expressam preocupações sobre os nanorrobôs sendo usados ​​para impactar negativamente a saúde humana e seu potencial como armas.

Essas críticas são válidas e será importante garantir que os poderes da nanotecnologia sejam usados ​​para o bem, e não para o mal.

Nesse caso, no entanto, o bem que pode resultar dos nanorrobôs para a saúde humana, tecnologia, meio ambiente e esportes microscópicos definitivamente não supera os riscos?

Qual você acha que será o uso mais estimulante da nanotecnologia? Você tem alguma preocupação sobre seu uso?

Crédito da imagem: DNA Lego por Michael Knowles via Flickr, Mirexon via Shutterstock.com; ktsdesign via Shutterstock.com