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Rivista del prolungamento della vita

LE Magazine gennaio 2009
Rapporti

Nanotecnologia e portata radicalmente duratura

Da Robert A. Freitas Jr.
Nanotecnologia e portata radicalmente duratura

Una rivoluzione nella tecnologia medica tesse grande sull'orizzonte. L'agente di cambiamento è microscopicamente piccolo ed è definito nell'odierna nomenclatura come nanotecnologia.

La nanotecnologia è l'ingegneria delle strutture molecolare precise e, infine, delle macchine molecolari. Il prefisso “nano„ si riferisce alla scala di queste costruzioni. Un nanometro è un-bilionesimo di un metro, la larghezza di circa cinque atomi di carbonio accoccolati parallelamente. Nanomedicine è l'applicazione di nanotecnologia a medicina. L'ultimo strumento del nanomedicine è il robot medico di nanorobot-alla dimensione di un batterio, composta di molecola-dimensione parte piuttosto la somiglianza gli ingranaggi, i cuscinetti e dei cricchi di macroscala. Il nanorobotics medico tiene la più grande promessa per il trattamento della malattia e l'estensione della portata di salute. Con sforzo diligente, i primi frutti del nanorobotics medico hanno potuto cominciare a comparire nel trattamento clinico fin dal 2020s.

Che cosa è un Nanorobot medico?

Come un robot regolare, un nanorobot può essere fatto di molte migliaia di parti meccaniche quali i cuscinetti e gli ingranaggi composti di forte materiale tipo diamante. Un nanorobot avrà motori per fare il movimento di cose e forse le armi del manipolatore o le gambe meccaniche per mobilità. Avrà un'alimentazione elettrica affinchè energia, i sensori per guidare le sue azioni e un computer di bordo controlli il suo comportamento. Ma a differenza di un robot regolare, un nanorobot sarà molto piccolo. Un nanorobot che attraverserebbe through la circolazione sanguigna deve essere abbastanza minuscolo schiacciare attraverso anche i capillari più stretti nel corpo umano. Tali macchine devono essere più piccole dei globuli rossi nel nostro sangue. Una misura conveniente della dimensione è il micron, o un-milionesimo di un metro. Un globulo rosso è ampio circa sette micron. Un nanorobot medico sangue-sopportato sarà tipicamente non più grande di due - tre micron nella sua più grande dimensione. Le parti che compongono un nanorobot saranno ancora molto più piccole, in genere un - dieci nanometri nella dimensione. Per esempio, l'ingranaggio planetario indicato dentro (figura 1 qui sotto) è un meccanismo semplice proposto che converte un genere di moto rotatorio in un altro. È circa quattro nanometri largamente e comprenderebbe circa 4.000 atomi sistemati in una struttura atomico precisa.

Strumenti futuri per il combattimento dell'infezione

A cui ha potuto un nanorobot medico tipico assomigliare? “Il microbivore„ indicato dentro (figura 2 qui sotto) fungerebbe da globulo bianco meccanico artificiale, cercante e digerente gli agenti patogeni indesiderati compreso i batteri, i virus, o i funghi nella circolazione sanguigna. Un paziente con un'infezione del bloodborne potrebbe essere iniettato con una dose di circa 100 miliardo microbivores (circa 1 cc). Quando un batterio mirato a si scontra un microbivore, i bastoni del microbo ai nanorobot di superficie come una mosca hanno preso la carta moschicida. Incastrandosi attacca emergono dal guscio dei microbivore e trasportano l'agente patogeno verso la parte anteriore del dispositivo, stile della secchio-brigata e nella bocca dei microbivore “.„ Una volta dentro, il microbo è tritato e digerito negli aminoacidi, nei mononucleotidi, negli acidi grassi semplici e negli zuccheri. Queste molecole di base poi sono scaricate in modo innocuo nuovamente dentro la circolazione sanguigna attraverso un porto di scarico alla parte posteriore del dispositivo. L'intero ciclo di digestione richiede soltanto 30 secondi. Un trattamento completo potrebbe richiedere i minuti o le ore, ben più velocemente dei giorni o delle settimane stati necessari spesso affinchè gli antibiotici lavori. Quando il trattamento nanorobotic è finito, il medico usa un segnale di ultrasuono dire ai microbivores di circolazione che il loro lavoro è fatto. I nanorobots poi escono il corpo attraverso i reni e sono espelsi con l'urina a tempo debito. I nanorobots relativi hanno potuto essere programmati per riconoscere e digerire rapidamente anche gli aggregati più minuscoli delle cellule tumorali in anticipo.

Figura 1. ingranaggio planetario di Nanoscale. Figura 2. Microbivore. Progettista Robert A. Freitas Jr. , progettazione supplementare Forrest Bishop. Figura 3. Chromallocytes.
Figura 1. ingranaggio planetario di Nanoscale. Figura 2. Microbivore. Progettista Robert A. Freitas Jr. , progettazione supplementare Forrest Bishop. Figura 3. Chromallocytes.
Figura 4. ingranaggio planetario di Nanoscale. Figura 5. Microbivore. Progettista Robert A. Freitas Jr. , progettazione supplementare Forrest Bishop.
La figura 4. logo di IBM ha spiegato in atomi. La figura 5. atomi di carbonio dei depositi del tooltip di Mechanosynthetic sul diamante sorge.

Sostituzione delle cellule logore o danneggiate

I nanorobots medici hanno potuto anche essere usati per eseguire la chirurgia sulle diverse cellule. In una procedura, un nanorobot chiamato “un chromallocyte„ (figura 3 qui sopra), controllato da un medico, estrarrebbe tutti i cromosomi attuali da una cellula malata ed inserirebbe i nuovi freschi nel loro posto. Questo processo è chiamato terapia sostitutiva del cromosoma. I cromosomi della sostituzione sono più in anticipo fabbricato, fuori del corpo del paziente, facendo uso di un nanofactory da tavolino che comprende una catena di montaggio molecolare. Il proprio singolo genoma del paziente serve da modello fabbricare il nuovo materiale genetico. Ogni chromallocyte è caricato con una singola copia di un corredo cromosomico digitalmente corretto. Dopo l'iniezione, ogni dispositivo viaggia alla sua cellula del tessuto dell'obiettivo, entra nel nucleo, sostituisce i vecchi geni logori con le nuove copie del cromosoma, quindi esce la cellula ed è rimosso dal corpo. Se il paziente sceglie, i geni difettosi ereditati potrebbero essere sostituiti con le sequenze non difettose della coppia di basi, permanentemente curanti tutte le malattia genetica e perfino cellule cancerogene di permesso da riprogrammare ad uno stato sano. Forse per di più, la terapia sostitutiva del cromosoma potrebbe correggere il danno e le mutazioni genetici d'accumulazione che conducono ad invecchiare in ogni delle nostre cellule.

Sviluppo del futuro emozionante

Ora, i nanorobots medici sono appena teoria. Per realmente costruirli, dobbiamo creare una nuova tecnologia chiamata fabbricazione molecolare. La fabbricazione molecolare è la produzione delle strutture atomico precise del complesso facendo uso di montaggio e del montaggio posizionale controllati dei nanoparts dentro un nanofactory. La prima prova sperimentale che i diversi atomi potrebbero essere manipolati è stata ottenuta dagli scienziati di IBM indietro nel 1989 quando hanno utilizzato un microscopio di traforo di esame per posizionare precisamente 35 atomi del xeno su una superficie del nichel per spiegare il logo corporativo “IBM„ (figura 4 qui sopra). Similmente, dentro le molecole semplici nanofactory del materiale di base quale metano (gas naturale), il propano, o l'acetilene sarà manipolato dalle punte minuscole della sonda per sviluppare le strutture atomico precise quale l'ingranaggio del nanoscale indicato dentro (figura 1 qui sopra).

Qui è come funzionerà. Uno strumento del nanoscale con una punta chimicamente reattiva è messo nel contatto fisico con un pezzo in lavorazione. La punta forza meccanicamente un legame chimico per formarsi ad un posto specifico fra gli atomi attuali sul pezzo in lavorazione ed uno o più atomi del materiale di base che temporaneamente sono limitati allo strumento. Il ritiro dello strumento rompe meccanicamente il legame fra materiale di base e lo strumento, lascianti gli atomi del materiale di base sul pezzo in lavorazione, un processo chiamato mechanosynthesis (figura 5 qui sopra). Lo strumento poi è ricaricato con materiale di base fresco ed è pronto a andare ancora. Un tal strumento è concettualmente simile alla cassa più esperta di un cacciavite magnetizzato che tiene una vite. Dopo che la vite è girata in un foro su un pezzo in lavorazione girando il cacciavite, ritirare il cacciavite lascia la vite nel foro perché è tenuto più strettamente là della sua attrazione magnetica relativamente debole alla mancia del cacciavite.

Con i miei colleghi scientifici, abbiamo fatto l'estesa analisi e le simulazioni su elaboratore molto specializzate di chimica di quantum (per esempio, figura 5 qui sopra) di tantissimi tooltips e sequenze potenziali della reazione. Recentemente abbiamo pubblicato la prima descrizione di un insieme completo degli strumenti e posizionale abbiamo controllato le reazioni che dovrebbero permetterci di sviluppare i piccoli pezzi del cristallo perfetto del diamante. Le estensioni future di questi strumenti e reazioni dovrebbero lasciarci passare verso gli oggetti più complessi del diamondoid del nanoscale quale l'ingranaggio del nanoscale (come appare figura 1 qui sopra). Nel 2005, ho pubblicato la prima proposta pratica di sviluppo del tooltip mechanosynthetic che era l'argomento di primo brevetto di mechanosynthesis archivato mai. Con un collega nel 2008, ho presentato il secondo brevetto di mechanosynthesis archivato mai, descrivendo le tecniche supplementari per lo sviluppo dei più tooltips.

Parecchi anni fa, Ralph Merkle ed io hanno fondato la collaborazione di Nanofactory per coordinare un programma di R & S sperimentale e teorico combinato per progettare e sviluppare il primo diamondoid di lavoro nanofactory. Questo sforzo a lungo termine deve cominciare sviluppando la tecnologia iniziale del mechanosynthesis posizionale controllato delle strutture del diamondoid facendo uso dei tooltips costruiti e del materiale di base molecolare semplice. La nostra collaborazione ha condotto agli sforzi di continuazione che comprendono le collaborazioni dirette fra 23 ricercatori ed altri, compreso 17 candidati di PhD o di PhDs alle nove organizzazioni in quattro paesi – gli Stati Uniti, il Regno Unito, la Russia e Belgio. Dozzina carte pari-esaminate sono pubblicate il del 2008 o in corso.

Che cosa dovete conoscere: Prolungamento della vita e Nanorobotics medico

• La nanotecnologia è l'ingegneria delle strutture molecolare precise e, infine, delle macchine molecolari.

• Nanomedicine è l'applicazione di nanotecnologia a medicina. L'ultimo strumento del nanomedicine è il robot medico di nanorobot-alla dimensione di un batterio, composta di molecola-dimensione parte.

• Il nanorobotics medico tiene la più grande promessa per il trattamento della malattia e l'estensione della portata di salute.

• Gli sviluppi correnti in nanomedicine infine condurranno alla progettazione ed alla fabbricazione di nanorobots medici per prolungamento della vita, possibilmente dal 2020s.

Ma ora è tempo di mettere le nostre teorie alla prova. Dopo il lavoro molto attentamente per tre anni con Philip Moriarty, uno dei microscopisti principali della sonda di esame nel Regno Unito, il nostro collega internazionale ora sta decidendo gli esperimenti diretti per costruire e convalidare vari dei nostri tooltips proposti di mechanosynthesis nel suo laboratorio. Inoltre stiamo preparando una proposta di programma di ricerca dei nostri propri per sollecitare il finanziamento supplementare dal pubblico vario degli Stati Uniti o dalle fonti private per sostenere ulteriore lavoro in relazione con mechanosynthesis di teoria e sperimentale su un programma notevolmente accelerato. Prevediamo che questi sforzi infine conducano alla progettazione ed alla fabbricazione di nanorobots medici per prolungamento della vita, possibilmente durante il 2020s.

Siamo riconoscenti al fondamento del prolungamento della vita affinchè i soldi di contributo contribuiamo a costituire un fondo per la nostra ricerca durante le fasi embrionali di questo sviluppo del progetto. © 2008 Robert A. Freitas, junior. Tutti i diritti riservati.

Se avete qualunque domande sul contenuto scientifico di questo articolo, chiami prego un consulente di salute del prolungamento della vita a 1-800-226-2370.

Siti Web utili

  1. Sito Web personale di Robert Freitas: http://www.rfreitas.com.

  2. Sito Web di Nanomedicine: http://www.nanomedicine.com.

  3. Sito Web di collaborazione di Nanofactory: http://www.MolecularAssembler.com/Nanofactory.

  4. Nanomedicine Art Gallery: http://www.foresight.org/Nanomedicine/Gallery/index.html.

Il fondamento del prolungamento della vita ha contribuito il finanziamento per sostenere il lavoro di Robert Freitas.

Robert Freitas è la ricerca senior

Robert Freitas
Robert Freitas

Il collega all'istituto per fabbricazione molecolare (IMM) in Palo Alto, la California ed era un ricercatore a Zyvex Corporation (Richardson, il Texas), la prima società molecolare di nanotecnologia, durante il 2000-2004. Ha ricevuto le lauree delle BS in fisica e psicologia da Harvey Mudd College nel 1974 e una laurea di JD dall'università di Santa Clara nel 1979. Freitas co-ha pubblicato l'analisi 1980 di possibilità della NASA delle fabbriche direplica dello spazio e nel 1996, creata il primo studio di progettazione tecnico dettagliato su un nanorobot medico pubblicato mai in un giornale pari-esaminato del biomedical della corrente principale. I suoi interessi della ricerca includono: nanomedicine, progettazione medica di nanorobotics, sistemi a macchina molecolari, mechanosynthesis del diamondoid (teoria e vie sperimentali), assemblatori e nanofactories molecolari ed auto-replica in macchina e sistemi aziendali. Ha pubblicato 35 pubblicazioni arbitrate del giornale, capitoli contribuiti del libro e co-ha fondato la collaborazione di Nanofactory. Il suo Home Page è www.rfreitas.com.

(Figura 6 qui sotto). Robert Freitas è l'autore di Nanomedicine, la prima della discussione tecnica libro lunghezza sulle applicazioni mediche potenziali di nanotecnologia molecolare e del nanorobotics medico; i primi due volumi di questa serie del quattro-volume sono stati pubblicati nel 1999 e 2003 da scienze biologiche di Landes. Inoltre co-ha creato le macchine direplica cinematiche (scienze biologiche di Landes, 2004)

 

Figura 6. ingranaggio planetario di Nanoscale. Figura 6. ingranaggio planetario di Nanoscale. Figura 6. ingranaggio planetario di Nanoscale.
Figura 6: Volume 1 di Nanomedicine: Capacità di base Volume 2A di Nanomedicine: Biocompatibilità Macchine direplica cinematiche
Riferimenti

1. Primo libro sul nanomedicine pubblicato mai: Freitas RA Jr. Nanomedicine, volume I:
Capacità di base. Georgetown, TX: Scienze biologiche di Landes; 1999. Inoltre disponibile a: http://www.nanomedicine.com/NMI.htm.
15 ottobre 2008 raggiunto.

2. Freitas RA Jr. Nanomedicine, volume IIA: Biocompatibilità. Georgetown, TX: Scienze biologiche di Landes; 2003. Inoltre disponibile a:
http://www.nanomedicine.com/NMIIA.htm. 15 ottobre 2008 raggiunto.

3. Prima carta medica di progettazione del nanorobot pubblicata mai: Freitas RA Jr. Progettazione esplorativa in nanotecnologia medica:
Un globulo rosso artificiale meccanico. Sangue Substit Immobil Biotechnol delle cellule di Artif. 1998; 26:411-30. Inoltre disponibile a:
http://www.foresight.org/Nanomedicine/Respirocytes.html. 15 ottobre 2008 raggiunto.

4. Carta pubblicata di progettazione sui microbivores: Freitas RA Jr. Microbivores: Fagociti meccanici artificiali facendo uso della raccolta e
Protocollo di scarico. J Evol Technol. 2005 aprile; 14:55-106. Inoltre disponibile a:
http://www.jetpress.org/volume14/freitas.pdf. 15 ottobre 2008 raggiunto.

5. Prima descrizione tecnica di un nanorobot di riparazione delle cellule pubblicato mai: Freitas RA Jr. Il vettore ideale di consegna del gene: chromallocytes,
nanorobots di riparazione delle cellule per terapia sostitutiva del cromosoma. J Evol Technol. 2007 giugno; 16:1-97.
Inoltre disponibile a: http://jetpress.org/v16/freitas.pdf. 15 ottobre 2008 raggiunto.

6. Libro di indagine sulla auto-replica: Freitas RA Jr, Merkle RC. Macchine direplica cinematiche.
Georgetown, TX: Scienze biologiche di Landes; 2004. Inoltre disponibile a: http://www.MolecularAssembler.com/KSRM.htm.
15 ottobre 2008 raggiunto.

7. Freitas RA Jr. Dica ah! Le scienze. 2000 luglio/augusto; 40:26-31. Inoltre disponibile a:
http://www.foresight.org/Nanomedicine/SayAh/index.html. 15 ottobre 2008 raggiunto.

8. Freitas RA Jr. La morte è un oltraggio! Conferenza invitata consegnata alla quinta conferenza di Alcor su prolungamento della vita estremo,
16 novembre 2002, spiaggia di Newport, CA. Inoltre disponibile a: http://www.rfreitas.com/Nano/DeathIsAnOutrage.htm.
15 ottobre 2008 raggiunto.

9. Freitas RA Jr. Nanomedicine. KurzweilAI.net. 17 novembre 2003. Inoltre disponibile a: http://www.kurzweilai.net/meme/frame.
HTML? main=/articles/art0602.html. 15 ottobre 2008 raggiunto.