Mikro kozmosta kalıcı, küçük ama yoğun bilimsel bilgelik, gelecekte umut verici bir moleküler üretim teknolojisi
Nanomakinelerin önemli rolü
Nanomakineler, esasen bir veya daha fazla belirli görevi tekrar tekrar gerçekleştirmek için tasarlanmış mikro makinelerdir. Nanomakineler, karmaşık sistemlerin montajında ve bakımında son derece yüksek uygulama değerine sahiptir.Nanomakineler, ekipman, makine veya devreler oluşturmak için atomik veya moleküler düzeyde benzersiz bir rol oynayabilir. Bu işleme moleküler üretim de denir. Günümüz nanomakineleri, yıpranmış hücreleri değiştirmek için kendilerinin ikinci bir kopyasını da üretebilmektedir.Bu işlem aynı zamanda hücrelerin bölünmesi ve bir dereceye kadar çoğalması olarak da anlaşılabilecek kendi kendini kopyalama olarak adlandırılmaktadır.
Nanomakinelerin temel avantajı dayanıklılıklarıdır. Teorik olarak onlarca hatta yüzyıllarca çalışabilirler.Ayrıca nanomakineler çok küçük olduğu için (1 nanometre = 1 eksi dokuzuncu metrekare), nano ölçekli sistemler de büyük sistemlerden daha hızlıdır. Çok daha fazlası, böylece farklı yapısal olaylar kısa sürede sabit bir hızda tespit edilebilir. Tıp alanında nanomakineler, organ aktivitesini gözlemlemek için vücutta daha hızlı yüzebilirler.
Bu bir tür tıbbi izleme nano makinesidir.Şu anda, makine vücutta yüzebilir, vücut ısısını, kan oksijenini vb. İzleyebilir.
Son derece kontrol edilebilir nanomakineler oluşturmak için nükleik asitlerin programlanabilir ve kendi kendine birleşme özelliklerini giderek daha fazla bilim insanı kullanıyor.Nanomakineler gelecekte daha geniş bir kullanım alanına sahip olacak. Gelecekteki nanomakine teknolojisi basit bir "makine" olmayacak, çünkü gelecekteki nanomakine DNA montajını içeriyor ve ayrıca DNA katlama adı verilen bir teknoloji var. Başka bir deyişle, gelecekteki nanomakine artık basit bir programlama makinesi değil, birçok alana uyarlanmış bir tür moleküler bilim olacaktır.
Sonra, nanomakineleri anlamak için bazı temel bilgiler ve uygulamalarla başlayalım. Makine teknolojisi, imalat ve diğer faaliyetler için kullanılabilen tamamen bağımsız bir elektronik, elektrik veya mekanik ekipman olan makine teorisi ve uygulaması olarak ikiye ayrılabilir. Yani nanomakine aslında makineyi milyarlarca metreye indirecek ve ardından nano teknoloji, nano güç üretim cihazları, nano sensörler ve nano ölçekli fiziksel nano işlem modellerinin üretimi için nano motorlar dahil olmak üzere çeşitli disiplinleri bir araya getirecek. El işi ve benzeri.
Bilim adamları, nanomakine yapım modülleri yapmak için DNA katlama teknolojisini kullanıyor
Bilim insanları, nanomotorun otonom hareket yörüngesini kontrollü dahili özelliklere dönüştürdü ve bu da geleneksel statik optik üretim sistemine yeni bir yön getiriyor.Bu aslında nanometre olan yeni statik optik üretim sistemidir. Üretilen nanomakine platformu için erken bir yaklaşım oluşturuldu.
Nanomakinelerin tıp alanında uygulanması
Nanomakineler söz konusu olduğunda, belki de aklınıza gelen ilk şey tıbbi nanomakinelerdir.Nanomakinelerin tıp alanında birçok kullanımı vardır.Bu kullanımlar nanotıpın gelecekteki gelişimine öncülük eder. Tıbbi nano makineler, aslında biyolojik nano bileşenlerden yapılmış kendinden tahrikli nano makineler veya bozunabilir nano cihazlardır. Bu nano makineler, hedef bölgeye ilaç veya besin sağlayabilir ve ayrıca hastalara virüslere veya tümörlere karşı bazı ilaçlar da verebilir. Hastalık Organizasyon Ofisi.
Bu, hücre proteinlerinden yapılmış bir nanomakinedir. İçi boş merkez antikanser ilaçları yerleştirebilir. Bu nanomakine, ilaçları moleküler düzeyde hücrenin içine iletebilir.
Günümüz nanomakineleri, insan bağışıklık sisteminde de yardımcı bir rol oynayabilir Doktorlar, bağışıklık sistemi zayıf olan hastalar veya geleneksel önlemlere yanıt vermeyen hastalar için harici bir koruma sağlayabilir. Nanomakineler ayrıca hasarlı dokuları onarmak için hücreleri taşımak, kan damarlarını temizlemek ve kan pıhtılarını temizlemek gibi birçok tıbbi uygulamaya sahiptir. Gelecekteki nanomakineler, insan vücudunun ikinci bağışıklık sistemi haline gelebilir ve insan yaşamını büyük ölçüde uzatabilir.
Geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, aktif motor tabanlı ilaç dağıtımına dayanan bu yöntem daha verimlidir ve doğrudan bölgeye olduğu söylenebilir. Bilim adamları, fareler üzerinde altın nano-çinko bazlarla yüklü nanomakineleri test ettiler.Araştırmacılar, ham madde olarak altın nanomateryalleri kullanıyor ve daha sonra bu nanomakineleri inşa etmek için bu altın nanohardware'i trombosit zarları ve kırmızı kan hücresi zarlarıyla kaplıyor. Bu hibrit hücre zarı kaplaması, nanomakinelerin vücuda daha iyi adapte olmasını ve daha fazla görev türü gerçekleştirmesini sağlar. Hücresel nanomakineler, nanomakinelerin tıp alanında önemli bir uygulamasıdır.Ayrıca kandaki bakteri ve toksinleri de temizleyebilirler.
Araştırmacılar, nanoyapılar oluşturmak için DNA katlama teknolojisini kullanıyorlar, başka bir deyişle gelecekteki nanomakinelerin görünümü garip.
Peki, tıp alanındaki bu nanomakineler çalışmak için hangi ileri teknolojiyi kullanıyor? Daha sonra, yapısal DNA nanoteknolojisi olarak da bilinen en gelişmiş nanomakine teknolojilerinden birini anlamamız gerekiyor.Aynı zamanda DNA katlamalı moleküler nanomakinelerin kendi kendine montaj süreci olarak da adlandırılabilir.Bu teknoloji, üretim için kullanılabilir. Karmaşık işlevlere sahip nano makineler. Şimdi, bilim adamları nanomakinelerin iç yapısını tasarlamak ve inşa etmek için zaten DNA katlama teknolojisini kullanıyorlar. Özünde, DNA katlama, geleneksel origami sanatına benzer bir tasarım tekniğidir. Origami aslında kağıdı dekoratif veya temsili bir forma katlama sanatıdır, DNA katlama ise araştırmacıların programlanabilir DNA şeritlerini tasarladıkları bir tekniktir. "Devre kartları" farklı nano bileşenlerle damgalanabilir.
Nanomakinelerin çalışma prensibi ve en son bilim
Geçtiğimiz birkaç yıl içinde bilim adamları basit nano ölçekli motorlar uyguladılar, ancak bu sistemler nano ölçekli düzeyde programlanmış hareketi gerçekleştiren makinelerden başka bir şey değil. Gelecekte, bilim adamları gerçek nanomakineler inşa etmek istiyorlar - bu tamamen bağımsız bir elektronik, elektrikli veya mekanik cihaz olup, nano ölçekli üretim faaliyetlerini her yerde gerçekleştirebilir.Elbette, bunu başarmak birçok kez alacaktır. Sadece bir leapfrog atılımı mümkündür.
Bilim adamları, üç çift nano manyetik alan (manyetik alan harici kontrol yöntemini temsil eder) makinesi yaptılar (sağdan sola). Bu tür nano makineler, insan koroner arterlerindeki trombüsün kırılmasına yardımcı olabilir. 3D kan damarı modelinde başarıyla test ettiler.
Ama şimdi bilim adamları, nanomakineler nerede çalışırlarsa çalışsınlar, sorunlardan biri, çok sayıda nanomakinenin aynı anda nasıl kontrol edileceği, yani bu makinelerin birleşik "beyninin" nasıl inşa edilip programlanacağıdır. Bu, nanomakinenin herhangi bir yapıda kendi liderine sahip olmasına izin vererek nanomakinenin, harici kontrolden daha verimli ve daha uygun olan belirli bir kontrol yeteneğine sahip olmasına izin vermek gibidir.
Bilim adamlarının çeşitli nanomakineler üretmedeki nihai amacı, bu nanomakinelere kolektif bir bilinç kazandırmak ve bu nanomakinelerin makroskopik hedefi gerçekleştirmek için birlikte çalışmasına izin vermektir. Aslında bu doğaya yansıyor, ayaklarımıza bakabiliriz.Bir grup karıncalar kendilerinden onlarca hatta yüzlerce kat daha büyük böcekleri hareket ettirebilir.Aynı şekilde nanomakine grubu da gelecekte hayal bile edilemeyecek işler başaracaktır.
Karışık hücre zarı malzemesine sarılmış bir nanomakine. Yukarıdaki yuvarlak malzeme MRSA bakterisidir (sol üstte renkli taramalı elektron mikroskobu görüntüsü ve sağda siyah beyaz görüntü)
Bir nanomakineye bir beyin eklemek için nano ölçekli bir kontrol bilgisayarı gerekir, bu da üretim süreci için bir zorluktur. Bununla birlikte, Japon araştırmacılar kendi kendini organize eden bir nanomakine dizisi gösterdiler.Bu dizide 16 nanomakine var.Paralel olarak görevleri yerine getirebilirler, bu da bizi gelecekteki nanomakineleri inşa etmeye bir adım daha yaklaştırır.
Bu, karışık trombosit ve kırmızı kan hücresi zarı malzemesi ile kaplanmış altın nano-çinko bazlı bir nanomakinin renkli taramalı elektron mikroskobu görüntüsüdür.
Nanomakineler küçük gibi görünse de, belirli görevleri yerine getirmede çok etkilidirler. Bunu gördüğünüzde herkesin soruları olabilir, yani nanomakineler nasıl çalışır? Aslında, şu anda kullandığımız nanomakineler, dış uyaranlara (kimyasal reaksiyonlar, sıcaklık veya radyo dalgaları gibi) yanıt vererek çalışır. Diğer bir deyişle, sıcaklık, ultraviyole ışık veya kimyasal reaksiyonlar gibi şeyleri kullanarak, bilim adamları bu nanomakinelerin görevleri tamamlamak için belirli konumlara girmesine izin verebilir. Nanomotorların nanomakinelerin çekirdeği olduğu söylenebilir.Çevreleyen moleküler ortamda fiziksel hareketler yapmak için konformasyonel değişikliklerle üretilen enerjiyi kullanabilir.
Örneğin, bu en gelişmiş nanomakinelerden biridir.Bu nanomakineler geleneksel arabalara benzerler. Dört tekerleği vardır. Bu "tekerlekler", hafif veya kimyasal hareket yardımıyla bağımsız olarak hareket edebilir. Direksiyon işaret etmekten sorumludur. Araştırmacılar hala nanomotorları kontrol etmek için yöntemler üzerinde çalışıyorlar ve bu nanomakineleri kontrol etmek için ışığı kullanmak en son yöntem.
Nanomakinelerin gelecekteki uygulamaları
Şimdi nanomakinelerin ana kullanımı tıp alanında, ancak bilim adamları şu anda diğer alanlarda nanomakine uygulamaları geliştiriyor Bilim adamları şu anda çevre koruma ve bölgesel güvenlik gibi en değerli uygulama alanlarını araştırıyorlar. Buna ek olarak, nano makinelerin beklenmedik temizleme yetenekleri de vardır.Örneğin, nano makineler temizlenmesi zor boşluklara yerleştirilebilir.Bu nano makineler alanı temizleyebilir.Gelecekteki akıllı evlerle birleştirilirse, nano makineler evde durumu gerçek zamanlı olarak izleyebilir. Enerji verimliliğini otomatik olarak iyileştirin.
Nanomakinelerle ilgili hala çözülmesi gereken birçok sorun olmasına rağmen, bilim adamları ve bazı araştırmacılar gelecekte çeşitli alanlarda nanomakinelerin olasılığını çoktan görmüşlerdir. Modern bilim ve teknoloji alanları sürekli birleşiyor Yeni bir bilim tek başına değil, birden fazla alanın bir araya gelmesinin sonucudur. Örneğin, nanomakineler, nanomakineler üretim teknolojisinin, moleküler teknolojinin ve diğer bilim ve teknolojinin nimetine ihtiyaç duyuyor ve gelecekte nanomakineler yapay zeka ve beyin-bilgisayar biliminin yardımına bile ihtiyaç duyuyor.Üretim süreçlerinin ve çeşitli alanların entegrasyonu ile nanomakinelerin geleceği Daha geniş uygulamalar da olacak.
