الروبوتات النانوية

الريبوسوم هو آلة بيولوجية . ويمكن الآن رؤية ديناميكيات نطاقات البروتين بواسطة مطيافية صدى دوران النيوترونات .

الروبوتات النانوية ( أو الروبوتات النانوية اختصارًا ) هي مجال تقني ناشئ يُعنى بتصميم وبناء روبوتات بمكونات نانوية أو قريبة من مقياس النانومتر (10⁻⁹ متر ). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] وبشكل أكثر تحديدًا، تشير الروبوتات النانوية (مقارنةً بالروبوتات الميكروية ) إلى فرع هندسة تقنية النانو الذي يُعنى بتصميم وبناء روبوتات نانوية بأجهزة يتراوح حجمها بين 0.1 و10 ميكرومترات ، ومصنوعة من مكونات نانوية أو جزيئية . [ 4 ] [ 5 ] كما استُخدمت مصطلحات أخرى مثل الروبوت النانوي ، والروبوت النانوي الصغير ، والآلة النانوية ، والآلة النانوية الدقيقة لوصف هذه الأجهزة التي لا تزال قيد البحث والتطوير. [ 6 ] [ 7 ]

لا تزال الآلات النانوية في طور البحث والتطوير إلى حد كبير ، [ 8 ] ولكن تم اختبار بعض الآلات الجزيئية والمحركات النانوية الأولية. ومن الأمثلة على ذلك مستشعر مزود بمفتاح يبلغ قطره حوالي 1.5 نانومتر، قادر على عدّ جزيئات محددة في العينة الكيميائية. قد تكون التطبيقات العملية الأولى للآلات النانوية في مجال الطب النانوي . فعلى سبيل المثال، [ 9 ] يمكن استخدام الآلات البيولوجية لتحديد الخلايا السرطانية وتدميرها. [ 10 ] [ 11 ] ومن التطبيقات المحتملة الأخرى الكشف عن المواد الكيميائية السامة وقياس تركيزاتها في البيئة. وقد عرضت جامعة رايس سيارة أحادية الجزيء طُوّرت بعملية كيميائية، وتتضمن عجلات مصنوعة من جزيئات بوكمينستر فوليرين (كرات بوكي). ويتم تشغيلها عن طريق التحكم في درجة حرارة البيئة وتحديد موضع طرف مجهر المسح النفقي .

يُعرّف مصطلح "الروبوت النانوي" أيضاً [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] بأنه روبوت يسمح بالتفاعل الدقيق مع الأجسام النانوية، أو يمكنه التلاعب بها بدقة نانوية . ترتبط هذه الأجهزة بالمجهر أو مجهر المسح المجهري ، بدلاً من وصف الروبوتات النانوية بأنها آلات جزيئية . باستخدام تعريف المجهر، يمكن اعتبار حتى جهاز كبير مثل مجهر القوة الذرية أداةً نانويةً عند تهيئته لإجراء عمليات التلاعب النانوية. من هذا المنظور، يمكن أيضاً اعتبار الروبوتات الكبيرة أو الروبوتات الميكروية التي تتحرك بدقة نانوية روبوتات نانوية.

يستخدم الكينيسين ديناميكيات نطاق البروتين على نطاق النانو للتحرك على طول الأنابيب الدقيقة .

"ابتلاع الجراح"

بحسب ريتشارد فاينمان ، فإن طالبه السابق وزميله ألبرت هيبس هو من اقترح عليه (حوالي عام ١٩٥٩) فكرة استخدام الآلات الدقيقة النظرية التي وضعها فاينمان (انظر: الآلة البيولوجية ) في المجال الطبي . اقترح هيبس أن بعض آلات الإصلاح قد تُصغّر يومًا ما إلى درجة تسمح، نظريًا، للمريض (كما وصفها فاينمان) "بابتلاع الجراح ". وقد أُدرجت هذه الفكرة في دراسة حالة فاينمان المنشورة عام ١٩٥٩ بعنوان " هناك متسع كبير في القاع " . [ ١٥ ]

بما أن الروبوتات النانوية ستكون مجهرية الحجم، فمن المحتمل أن يكون من الضروري أن تعمل أعداد هائلة منها معًا لأداء مهام مجهرية وكبيرة. وتُوجد هذه الأسراب من الروبوتات النانوية، سواء تلك التي لا تستطيع التكاثر (كما في ضباب المرافق ) أو تلك التي تستطيع التكاثر بحرية في البيئة الطبيعية (كما في المادة الرمادية اللزجة وعلم الأحياء التركيبي )، في العديد من قصص الخيال العلمي، مثل مجسات بورغ النانوية في مسلسل ستار تريك وحلقة " السلالة الجديدة " من مسلسل ذا آوتر ليميتس .

يرى بعض مؤيدي تقنية النانو الروبوتية، كرد فعل على سيناريوهات " المادة الرمادية" التي ساهموا في نشرها سابقًا، أن الروبوتات النانوية القادرة على التكاثر خارج بيئة المصنع المقيدة لا تُشكل جزءًا ضروريًا من تقنية النانو الإنتاجية المزعومة، وأن عملية التكاثر الذاتي، في حال تطويرها، يُمكن جعلها آمنة بطبيعتها. ويؤكدون كذلك أن خططهم الحالية لتطوير واستخدام التصنيع الجزيئي لا تتضمن في الواقع مُستنسخات حرة البحث عن الغذاء. [ 16 ] [ 17 ]

قدّم روبرت فريتاس نقاشًا نظريًا مفصلاً حول الروبوتات النانوية، بما في ذلك قضايا تصميم محددة مثل الاستشعار، ونقل الطاقة، والملاحة ، والتحكم، والحركة ، والحوسبة المدمجة ، وذلك في السياق الطبي للطب النانوي . [ 18 ] [ 19 ] إلا أن بعض هذه المناقشات لا تزال في مستوى العموميات غير القابلة للتطبيق العملي، ولا تقترب من مستوى الهندسة التفصيلية.

التكنولوجيا المفتوحة

قُدِّمَت إلى الجمعية العامة للأمم المتحدة وثيقةٌ تتضمن مقترحًا لتطوير تقنية النانو الحيوية باستخدام أساليب التصميم المفتوح ، كما هو الحال في الأجهزة والبرمجيات مفتوحة المصدر . [ 20 ] ووفقًا للوثيقة المُرسَلة إلى الأمم المتحدة ، فإنه كما ساهمت المصادر المفتوحة في تسريع تطوير أنظمة الحاسوب في السنوات الأخيرة ، ينبغي أن يُفيد نهجٌ مماثل المجتمعَ ككل، وأن يُسرِّع من تطوير الروبوتات النانوية. وينبغي ترسيخ استخدام تقنية النانو الحيوية كإرثٍ إنساني للأجيال القادمة، وتطويرها كتقنية مفتوحة تستند إلى ممارسات أخلاقية للأغراض السلمية . وتُعتبر التقنية المفتوحة عنصرًا أساسيًا لتحقيق هذا الهدف.

سباق الروبوتات النانوية

كما حفّز البحث والتطوير التكنولوجي سباق الفضاء وسباق التسلح النووي ، يشهد مجال الروبوتات النانوية سباقًا مماثلاً. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] تتوفر إمكانيات واسعة لإدراج الروبوتات النانوية ضمن التقنيات الناشئة . [ 26 ] من بين الأسباب: انخراط شركات كبرى، مثل جنرال إلكتريك ، وهيوليت-باكارد ، وسينوبسيس ، ونورثروب غرومان ، وسيمنز ، مؤخرًا في تطوير وبحث الروبوتات النانوية؛ [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] وانخراط الجراحين في هذا المجال وبدئهم باقتراح طرق لتطبيق الروبوتات النانوية في الإجراءات الطبية الشائعة؛ [ 32 ] وحصول الجامعات ومعاهد البحوث على تمويل من وكالات حكومية يتجاوز ملياري دولار أمريكي لأبحاث تطوير الأجهزة النانوية للطب. [ 33 ] [ 34 ] يستثمر المصرفيون أيضًا بشكل استراتيجي بهدف الحصول مسبقًا على حقوق وعوائد تسويق الروبوتات النانوية مستقبلًا. [ 35 ] وقد ظهرت بالفعل بعض جوانب التقاضي المتعلق بالروبوتات النانوية والقضايا المرتبطة بالاحتكار. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] مُنح عدد كبير من براءات الاختراع مؤخرًا للروبوتات النانوية، معظمها من قبل وكلاء براءات الاختراع، وشركات متخصصة حصريًا في بناء محافظ براءات الاختراع، ومحامين. بعد سلسلة طويلة من براءات الاختراع، وما يتبعها من دعاوى قضائية، كما هو الحال في اختراع الراديو أو حرب التيارات ، تميل المجالات التكنولوجية الناشئة إلى أن تصبح احتكارًا ، تهيمن عليه عادةً الشركات الكبرى. [ 39 ]

أساليب التصنيع

يُعدّ تصنيع الآلات النانوية المُجمّعة من مكونات جزيئية مهمة بالغة الصعوبة. ونظرًا لهذه الصعوبة، يواصل العديد من المهندسين والعلماء العمل بتعاون وثيق ضمن مناهج متعددة التخصصات لتحقيق إنجازات رائدة في هذا المجال التطويري الجديد. وفيما يلي التقنيات المُستخدمة حاليًا في تصنيع الروبوتات النانوية:

رقاقة حيوية

يُتيح الاستخدام المشترك للإلكترونيات النانوية ، والطباعة الضوئية ، والمواد الحيوية الحديثة، منهجًا لتصنيع الروبوتات النانوية للاستخدامات الطبية الشائعة، مثل الأدوات الجراحية، والتشخيص، وإيصال الأدوية. [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] وتُستخدم هذه الطريقة للتصنيع على نطاق تقنية النانو في صناعة الإلكترونيات منذ عام 2008. [ 43 ] لذا، ينبغي دمج الروبوتات النانوية العملية كأجهزة إلكترونية نانوية، مما سيُتيح التشغيل عن بُعد وقدرات متقدمة للأجهزة الطبية. [ 44 ] [ 45 ]

نوبوتس

الروبوت الحمضي النووي (النوبوت) هو آلة جزيئية عضوية على المستوى النانوي. [ 46 ] يمكن لبنية الحمض النووي أن توفر وسائل لتجميع أجهزة نانوية ميكانيكية ثنائية وثلاثية الأبعاد. يمكن تنشيط الآلات القائمة على الحمض النووي باستخدام جزيئات صغيرة وبروتينات وجزيئات أخرى من الحمض النووي. [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] تم تصميم بوابات الدوائر البيولوجية القائمة على مواد الحمض النووي كآلات جزيئية للسماح بتوصيل الأدوية في المختبر لعلاج مشاكل صحية محددة. [ 50 ] ستعمل هذه الأنظمة القائمة على المواد بشكل وثيق مع أنظمة توصيل الأدوية الذكية القائمة على المواد الحيوية، [ 51 ] مع عدم السماح بالتحكم الدقيق عن بُعد داخل الجسم لهذه النماذج الأولية المصممة.

الأنظمة المرتبطة بالسطح

تشير العديد من التقارير إلى إمكانية تثبيت محركات جزيئية اصطناعية على الأسطح. [ 52 ] [ 53 ] وقد ثبت أن هذه الآلات النانوية البدائية قادرة على القيام بحركات شبيهة بالآلات عند تثبيتها على سطح مادة ماكروسكوبية. ويمكن استخدام هذه المحركات المثبتة على السطح لتحريك وتحديد موضع المواد النانوية على سطح ما، تمامًا كما في سير ناقل.

التجميع النانوي الموضعي

يركز التعاون في مصنع النانو [ 54 ] الذي أسسه روبرت فريتاس ورالف ميركل في عام 2000 والذي يضم 23 باحثًا من 10 منظمات و4 دول، على تطوير أجندة بحثية عملية [ 55 ] تهدف على وجه التحديد إلى تطوير عملية تصنيع ميكانيكية للماس يتم التحكم فيها موضعيًا ومصنع نانوي للماس يتمتع بالقدرة على بناء روبوتات نانوية طبية من الماس.

الهجائن الحيوية

يجمع مجال الأنظمة الحيوية الهجينة الناشئ بين العناصر البنيوية البيولوجية والاصطناعية لتطبيقات طبية حيوية أو روبوتية. تتكون العناصر المكونة للأنظمة الكهروميكانيكية النانوية الحيوية (BioNEMS) من وحدات نانوية الحجم، مثل الحمض النووي والبروتينات والأجزاء الميكانيكية النانوية. تسمح مقاومة حزم الإلكترونات من نوع ثيول-إين بالكتابة المباشرة للميزات النانوية، يليها إضافة وظائف حيوية إلى سطح المقاومة المتفاعل بطبيعته. [ 56 ] تستخدم طرق أخرى مادة قابلة للتحلل الحيوي مرتبطة بجزيئات مغناطيسية تسمح بتوجيهها داخل الجسم. [ 57 ]

أساسه البكتيريا

تعتمد هذه الطريقة على الكائنات الحية الدقيقة، مثل بكتيريا الإشريكية القولونية [ 58 ] والسالمونيلا التيفية [ 59 ] . وبالتالي، يستخدم النموذج سوطًا للدفع. وتتحكم المجالات الكهرومغناطيسية عادةً في حركة هذا النوع من الأجهزة البيولوجية المتكاملة [ 60 ] . وقد ابتكر كيميائيون في جامعة نبراسكا مقياسًا للرطوبة عن طريق دمج بكتيريا مع شريحة حاسوب سيليكونية [ 61 ] .

فيروسي

يمكن استخدام الفيروسات القهقرية للالتصاق بالخلايا واستبدال الحمض النووي . وتخضع هذه الفيروسات لعملية تُسمى النسخ العكسي لتوصيل التغليف الجيني في ناقل . [ 62 ] عادةً ما تكون هذه النواقل عبارة عن جينات Pol-Gag الخاصة بالفيروس، والتي تُشكل الغلاف البروتيني ونظام التوصيل. تُعرف هذه العملية بالعلاج الجيني الفيروسي القهقري ، حيث تتميز بقدرتها على إعادة هندسة الحمض النووي الخلوي باستخدام النواقل الفيروسية. [ 63 ] وقد ظهر هذا النهج في صورة أنظمة توصيل الجينات الفيروسية القهقرية، والفيروسات الغدية ، والفيروسات البطيئة . [ 64 ] [ 65 ] وقد استُخدمت نواقل العلاج الجيني هذه في القطط لإرسال جينات إلى الكائنات المعدلة وراثيًا ، مما أدى إلى ظهور الصفة الوراثية فيها. [ 66 ]

روبوتات نانوية حلزونية مغناطيسية

صورة مجهرية إلكترونية ماسحة لمحرك نانوي حلزوني

أدى البحث إلى ابتكار جزيئات السيليكا الحلزونية المغلفة بمواد مغناطيسية والتي يمكن تحريكها باستخدام مجال مغناطيسي دوار. [ 67 ]

لا تعتمد هذه الروبوتات النانوية على التفاعلات الكيميائية لتوليد الطاقة اللازمة للدفع. إذ يمكن لملف هيلمهولتز ثلاثي المحاور توفير مجال دوران موجه في الفضاء. وقد أُثبتت كيفية استخدام هذه المحركات النانوية لقياس لزوجة السوائل غير النيوتونية بدقة تصل إلى بضعة ميكرونات. [ 68 ] وتَعِد هذه التقنية بإنشاء خريطة لزوجة داخل الخلايا وفي البيئة خارج الخلوية. وتتحرك هذه الروبوتات النانوية في الدم. [ 69 ] وقد تمكن الباحثون من تحريك هذه الروبوتات النانوية بشكل مُتحكم به داخل الخلايا السرطانية، مما يسمح لهم بتتبع الأنماط داخل الخلية. [ 68 ] وقد أظهرت الروبوتات النانوية التي تتحرك عبر البيئة الدقيقة للورم وجود حمض السياليك في المصفوفة خارج الخلوية التي تفرزها الخلايا السرطانية . [ 70 ]

ملخص عن الروبوتات النانوية الحلزونية

يتكون الروبوت النانوي الحلزوني المغناطيسي من عنصرين على الأقل: جسم حلزوني ومادة مغناطيسية. يوفر الجسم الحلزوني بنيةً للروبوت النانوي تُمكّنه من الحركة على طول المحور الحلزوني. أما المادة المغناطيسية، فتسمح للبنية بالدوران استجابةً لحقل مغناطيسي دوار خارجي. تستخدم الروبوتات النانوية الحلزونية أساليب التشغيل المغناطيسي والدفع الحلزوني.

تحوّل الروبوتات النانوية الحلزونية المغناطيسية الحركة الدورانية إلى حركة انتقالية عبر سائل في بيئات ذات عدد رينولدز منخفض. وقد استُلهمت هذه الروبوتات النانوية من الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الطبيعة، مثل الأسواط والأهداب وبكتيريا الإشريكية القولونية (المعروفة أيضًا باسم E. coli)، التي تدور في موجة حلزونية. [ 71 ]

حركة الروبوتات النانوية الحلزونية المغناطيسية

إحدى طرق التحكم اللاسلكي في السباحين الحلزونيين هي استخدام مجال مغناطيسي دوار متدرج خارجي. يمكن تحقيق ذلك باستخدام ملف هيلمهولتز، حيث يتم تحريك السباحين الحلزونيين بواسطة مجال مغناطيسي دوار. تتعرض جميع الأجسام الممغنطة داخل مجال مغناطيسي خارجي لقوى وعزوم دوران. يدور السباحون الحلزونيون بفعل المجال المغناطيسي الذي يستقبله الرأس المغناطيسي والقوى المؤثرة عليه. بمجرد أن يتأثر الهيكل بأكمله بالمجال، يحول شكله الحلزوني هذه الحركة الدورانية إلى قوة دافعة. تتناسب القوى المغناطيسية (fm) طرديًا مع تدرج المجال المغناطيسي (∇B) على الجسم الممغنط، وتعمل على تحريك الجسم إلى نقاط عظمى محلية. كما تتناسب عزوم الدوران المغناطيسية (τ) طرديًا مع المجال المغناطيسي (B)، وتعمل على محاذاة التمغنط الداخلي للجسم (M) مع المجال. المعادلات التي تعبر عن هذه التفاعلات هي كما يلي، حيث V هو حجم الجسم الممغنط. [ 72 ]

F=V(مب){\displaystyle {\boldsymbol {F}}=V\cdot ({\boldsymbol {M}}\cdot \nabla {\boldsymbol {B}})}(المعادلة 1)

τ=V(م×ب){\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}=V\cdot ({\boldsymbol {M}}{\boldsymbol {\times }}{\boldsymbol {B}})}(المعادلة 2)

تشير المعادلة الأولى إلى أن زيادة حجم المادة المغناطيسية ستزيد القوة المؤثرة عليها بشكل متناسب. فإذا تضاعف الحجم، ستتضاعف القوة أيضًا، بافتراض ثبات المغنطة (M) وتدرج المجال المغناطيسي (∇B). وينطبق الأمر نفسه على عزم دوران المادة المغناطيسية، لأنه يتناسب طرديًا مع الحجم.

يؤدي هذا الارتفاع في عدد ثنائيات الأقطاب المغناطيسية إلى تعزيز الاستجابة المغناطيسية الكلية للمادة للمجال المغناطيسي الخارجي، مما ينتج عنه قوة وعزم دوران أكبر. وبالتالي، عندما تصبح المادة المغناطيسية أكبر من السباح الحلزوني، فإنها تستطيع التحرك بسرعة أكبر.

حركة سباح حلزوني برأس مغناطيسي مربع

لاستخدام المجال المغناطيسي الدوراني، يمكن غرس مغناطيس دائم في رأس السباح الحلزوني، بحيث يكون اتجاه مغنطته عموديًا على جسم السباح. عند تطبيق مجال مغناطيسي دوراني، يتعرض رأس السباح لعزم مغناطيسي، مما يؤدي إلى دورانه. يحول الشكل الحلزوني هذه الحركة الدورانية إلى قوة دافعة. ومع دوران رأس السباح، يولّد ذيله الحلزوني قوةً معاكسةً للسائل المحيط، دافعًا إياه للأمام. [ 73 ] وفقًا للمعادلة 2، يكون العزم المغناطيسي حول المحور السيني صفرًا.

(م×ب)*ux=0{\displaystyle ({\boldsymbol {M}}{\boldsymbol {\times }}{\boldsymbol {B}})*{\boldsymbol {ux}}=0}

في الوضع الابتدائي. بعد أن يدور ذراع التحكم المغناطيسي بزاوية 45 درجة، ينعطف المجال المغناطيسي بالقرب من موضع رأس المغناطيس المربع بزاوية حول المحور السيني ، كما هو موضح في

الشكل أدناه. إذا بقي المغناطيس المربع في موضعه الابتدائي، فسيتعرض لعزم مغناطيسي حول المحور السيني.

(م×ب)*ux0{\displaystyle ({\boldsymbol {M}}{\boldsymbol {\times }}{\boldsymbol {B}})*{\boldsymbol {ux}}\neq 0}

وبالتالي، سيتبع السباح الحلزوني المجال المغناطيسي. إذا دار ذراع المغناطيس دورة كاملة، فإن المجال المغناطيسي بالقرب من موضع رأس السباح، المسقط على المستوى yoz، سيدور دورة كاملة حول المحور x. [ 74 ] ينتج عن ذلك حركة الشكل الحلزوني، مما يؤدي إلى الدفع على النحو التالي:

أناصusح=الخطيئةφأنانالخطيئةθأنانكوسφأنانكوسθأنانكوسφأنان{\displaystyle i_{push}=\sin {\varphi _{in}}\sin {\theta _{in}}\cos {\varphi _{in}}\cos {\theta _{in}}\cos {\varphi _{in}}}

تساعد هذه الحركة الدافعة الهيكل الحلزوني على الدوران بزاوية القوة. ونتيجة لذلك، يدور الروبوت المغناطيسي حول المحور السيني بفعل المجال المغناطيسي الدوار.

أمثلة على التطبيقات الطبية الحيوية

بفضل صغر حجمها وشكلها الحلزوني الذي يوفر لها قوة الدفع، يمكن استخدام السباحات الحلزونية في بعض التطبيقات الطبية الحيوية، مثل توصيل الأدوية والخلايا المستهدفة. في عام 2018، تم اقتراح سباحة حلزونية دقيقة/نانوية مصنوعة من الكيستوزان، متوافقة حيوياً وقابلة للتحلل الحيوي، ومحملة بالدوكسوروبيسين (DOX)، وهو دواء شائع مضاد للسرطان، مصممة لتوصيل حمولتها إلى الموقع المطلوب. باستخدام إشعاع ضوئي فوق بنفسجي بكثافة 3.4 × 10⁻¹ واط /سم² ، عند اقتراب السباحة من الموقع المستهدف، تم إطلاق جرعة تعادل 60% من إجمالي جرعة الدوكسوروبيسين خلال 5 دقائق. مع ذلك، لوحظ تباطؤ معدل إطلاق الجرعة بعد الدقائق الخمس الأولى. يُعتقد أن هذا التباطؤ ناتج عن انخفاض معدل انتشار جزيئات الدوكسوروبيسين القادمة من مركز السباحة. [ 75 ] استخدمت مجموعة أخرى طريقة مختلفة لإطلاق الدواء المتحكم به، وذلك باستخدام سباح دقيق/نانوي حلزوني قائم على سبيرولينا يحمل أيضًا دوكسوروبيسين. بمجرد وصول السباح إلى وجهته، استُخدم إشعاع ليزر الأشعة تحت الحمراء القريبة لتسخين الموقع لإذابة السباح إلى جزيئات منفردة، مما أدى إلى إطلاق الدواء في هذه العملية. ومن خلال اختبارات متعددة، وُجد أن البيئات الخارجية الحمضية الضعيفة تؤدي إلى زيادة معدل إطلاق الجرعة. [ 76 ]

يُمكن أن يُسهم استخدام الروبوتات الدقيقة/النانوية الحلزونية المغناطيسية في نقل الخلايا، مما يُتيح فرصًا جديدة في علاج العقم عند الرجال، وإصلاح الأنسجة التالفة، وتجميع الخلايا. في عام ٢٠١٥، استُخدم محرك دقيق/نانوي حلزوني مزود بحلقة تثبيت في رأسه، بنجاحٍ في التقاط ونقل الحيوانات المنوية التي تُعاني من قصور في الحركة. يقترب الجهاز الحلزوني من ذيل الحيوان المنوي ويُحاصره داخل جسم المحرك الدقيق/النانوي. ثم يستخدم حلقة التثبيت لالتقاط رأس الحيوان المنوي برفق لمنعه من الهروب. بعد الوصول إلى الموقع المستهدف، يُطلق الحيوان المنوي في غشاء البويضة عن طريق عكس دوران الجهاز الحلزوني. وقد اعتُبرت هذه الاستراتيجية فعّالة، مع تقليلها في الوقت نفسه لخطر تلف الحيوانات المنوية. [ ٧٧ ]

الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية بناء هياكل ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنيات التصنيع الإضافي. وتتضمن الطباعة ثلاثية الأبعاد على المستوى النانوي العديد من هذه العمليات، ولكن على نطاق أصغر بكثير. ولطباعة هيكل بمقياس 5-400  ميكرومتر، يلزم تحسين دقة آلة الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل كبير. وقد تم اعتماد عملية طباعة ثلاثية الأبعاد ثنائية المراحل، باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد وطريقة الصفائح المحفورة بالليزر، كتقنية لتحسين هذه العملية. [ 78 ] ولتحقيق دقة أكبر على المستوى النانوي، تستخدم عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد آلة حفر بالليزر، تقوم بحفر التفاصيل اللازمة لأجزاء الروبوتات النانوية على كل صفيحة. ثم تُنقل الصفيحة إلى الطابعة ثلاثية الأبعاد، التي تملأ المناطق المحفورة بالجسيمات النانوية المطلوبة . وتُكرر عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد حتى يتم بناء الروبوت النانوي من الأسفل إلى الأعلى.

تتميز عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد هذه بالعديد من المزايا. أولًا، تزيد من دقة عملية الطباعة بشكل عام. ثانيًا، لديها القدرة على إنشاء أجزاء وظيفية لروبوت نانوي. [ 78 ] تستخدم الطابعة ثلاثية الأبعاد راتنجًا سائلًا، يتم تصلبه في نقاط محددة بدقة بواسطة شعاع ليزر مركز. يتم توجيه بؤرة شعاع الليزر عبر الراتنج بواسطة مرايا متحركة، تاركةً وراءها خطًا متصلبًا من البوليمر الصلب، لا يتجاوز عرضه بضع مئات من النانومترات. تُمكّن هذه الدقة العالية من إنشاء منحوتات ذات هياكل معقدة بحجم حبة رمل. تتم هذه العملية باستخدام راتنجات حساسة للضوء، يتم تصليبها بواسطة الليزر على نطاق صغير للغاية لإنشاء الهيكل. تُعد هذه العملية سريعة وفقًا لمعايير الطباعة ثلاثية الأبعاد النانوية. يمكن تصنيع ميزات متناهية الصغر باستخدام تقنية التصنيع الدقيق ثلاثي الأبعاد المستخدمة في البلمرة الضوئية متعددة الفوتونات. يستخدم هذا النهج ليزرًا مركزًا لرسم الشكل ثلاثي الأبعاد المطلوب في كتلة من الجل. بسبب الطبيعة غير الخطية للإثارة الضوئية، يتصلب الجل فقط في المناطق التي ركز عليها الليزر، بينما يُزال الجل المتبقي بالغسل. ويمكن إنتاج أحجام عناصر أقل من 100 نانومتر بسهولة، بالإضافة إلى هياكل معقدة ذات أجزاء متحركة ومتشابكة. [ 79 ] 

التحديات في تصميم الروبوتات النانوية

يجب معالجة العديد من التحديات عند تصميم وبناء آلات نانوية ذات أجزاء متحركة. وأبرزها الحاجة إلى تطوير أدوات دقيقة للغاية وتقنيات معالجة قادرة على تجميع البنى النانوية الفردية بدقة عالية في جهاز تشغيلي. أما التحدي الأقل وضوحًا فيتعلق بخصائص الالتصاق والاحتكاك على المستوى النانوي. فمن المستحيل ببساطة تصغير تصميم جهاز كبير الحجم ذي أجزاء متحركة. لن ينجح هذا النهج لأن الطاقة السطحية العالية للبنى النانوية تجعل جميع الأجزاء المتلامسة تلتصق ببعضها لتقليل الطاقة. ويمكن أن يتجاوز الالتصاق والاحتكاك الساكن بين الأجزاء بسهولة قوة المواد، مما يؤدي إلى كسرها قبل حدوث أي حركة. وهذا يستلزم تصميم هياكل متحركة ذات مساحة تلامس ضئيلة. [ 80 ]

على الرغم من التطور السريع للروبوتات النانوية، فإن تلك المصممة لأغراض توصيل الأدوية لا يزال أمامها "طريق طويل قبل أن يتم تسويقها وتطبيقاتها السريرية". [ 81 ] [ 82 ]

الاستخدامات المحتملة

الطب النانوي

تشمل الاستخدامات المحتملة للروبوتات النانوية في الطب التشخيص المبكر وتوصيل الأدوية الموجهة لعلاج السرطان ، [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] والأجهزة الطبية الحيوية، [ 86 ] والجراحة ، [ 87 ] [ 88 ] وعلم حركية الدواء ، [ 10 ] ومراقبة مرض السكري ، [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] والرعاية الصحية.

في مثل هذه الخطط، يُتوقع أن تستخدم تقنية النانو الطبية المستقبلية روبوتات نانوية تُحقن في جسم المريض لأداء مهام على المستوى الخلوي. ويجب أن تكون هذه الروبوتات النانوية المُخصصة للاستخدام الطبي غير قادرة على التكاثر، لأن التكاثر من شأنه أن يزيد من تعقيد الجهاز دون داعٍ، ويقلل من موثوقيته، ويتعارض مع المهمة الطبية.

توفر تقنية النانو مجموعة واسعة من التقنيات الحديثة لتطوير وسائل مُخصصة لتحسين توصيل الأدوية . اليوم، تُعزى الآثار الجانبية الضارة للعلاجات، كالعلاج الكيميائي ، في الغالب إلى طرق توصيل الأدوية التي لا تُصيب الخلايا المستهدفة بدقة. [ 92 ] مع ذلك، تمكن باحثون في جامعتي هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من ربط خيوط RNA خاصة ، يبلغ قطرها حوالي 10  نانومتر، بجزيئات نانوية، وملؤها بدواء للعلاج الكيميائي. تنجذب خيوط RNA هذه إلى الخلايا السرطانية . فعندما تصادف الجزيئات النانوية خلية سرطانية، تلتصق بها، وتُطلق الدواء داخلها. [ 93 ] تتمتع هذه الطريقة المُوجهة لتوصيل الأدوية بإمكانات هائلة لعلاج مرضى السرطان مع تجنب الآثار السلبية (المرتبطة عادةً بتوصيل الأدوية بشكل غير صحيح). [ 92 ] [ 94 ] أُجري أول عرض توضيحي للمحركات النانوية العاملة في الكائنات الحية عام 2014 في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو. [ 95 ] تُعد الكبسولات النانوية الموجهة بالرنين المغناطيسي أحد السلائف المحتملة للروبوتات النانوية. [ 96 ]

من التطبيقات المفيدة الأخرى للروبوتات النانوية المساعدة في إصلاح خلايا الأنسجة جنبًا إلى جنب مع خلايا الدم البيضاء . [ 97 ] يُعدّ استقطاب الخلايا الالتهابية أو خلايا الدم البيضاء (التي تشمل العدلات ، والخلايا اللمفاوية ، والخلايا الوحيدة ، والخلايا البدينة ) إلى المنطقة المصابة أول استجابة للأنسجة للإصابة. [ 98 ] نظرًا لصغر حجمها، تستطيع الروبوتات النانوية الالتصاق بسطح خلايا الدم البيضاء المستقطبة، لتشق طريقها عبر جدران الأوعية الدموية وتصل إلى موقع الإصابة، حيث تُسهم في عملية إصلاح الأنسجة. ويمكن استخدام بعض المواد لتسريع عملية الشفاء.

إن العلم الكامن وراء هذه الآلية معقد للغاية. فمرور الخلايا عبر بطانة الأوعية الدموية ، وهي عملية تُعرف بالهجرة الخلوية، آلية تتضمن ارتباط مستقبلات سطح الخلية بجزيئات الالتصاق، وبذل قوة فعالة لتوسيع جدران الأوعية الدموية، وتشوه الخلايا المهاجرة. ومن خلال التصاقها بالخلايا الالتهابية المهاجرة ، تستطيع الروبوتات فعليًا "الركوب" عبر الأوعية الدموية، متجاوزةً بذلك الحاجة إلى آلية هجرة خلوية معقدة خاصة بها. [ 97 ]

اعتبارًا من عام 2016في الولايات المتحدة، تنظم إدارة الغذاء والدواء (FDA) تقنية النانو على أساس الحجم. [ 99 ]

تم تطوير جزيئات نانوية مركبة يتم التحكم بها عن بُعد بواسطة مجال كهرومغناطيسي . [ 100 ] هذه السلسلة من الروبوتات النانوية، المسجلة الآن في موسوعة غينيس للأرقام القياسية ، [ 100 ] يمكن استخدامها للتفاعل مع الخلايا البيولوجية . [ 101 ] ويشير العلماء إلى إمكانية استخدام هذه التقنية في علاج السرطان . [ 102 ] [ 70 ] [ 103 ]

أظهرت الروبوتات النانوية المغناطيسية قدراتٍ على الوقاية من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية وعلاجها. وقد اقتُرح استخدام غرسات المحركات النانوية لتحقيق تطهير شامل للعاج. [ 104 ] [ 105 ]

المراجع الثقافية

النانويتس شخصيات في برنامج "ميستري ساينس ثياتر 3000" التلفزيوني . وهي كائنات حية مُهندسة بيولوجيًا ذاتية التكاثر، تعمل على متن السفينة وتستوطن أنظمة حاسوبها. ظهرت لأول مرة في الموسم الثامن.

تُستخدم الجسيمات النانوية في عدد من حلقات المسلسل التلفزيوني " المسافرون" . يتم برمجتها وحقنها في الأشخاص المصابين لإجراء عمليات إصلاح، وقد ظهرت لأول مرة في الموسم الأول.

تظهر تقنية النانو أيضًا في توسعة Rise of Iron 2016 للعبة الفيديو Destiny حيث يتم استخدام SIVA، وهي تقنية نانو ذاتية التكاثر، كسلاح.

كثيراً ما يتم الإشارة إلى النانوية (التي يشار إليها في أغلب الأحيان باسم الآلات النانوية) في سلسلة Metal Gear من Konami ، حيث يتم استخدامها لتعزيز وتنظيم القدرات ووظائف الجسم.

في مسلسلات سلسلة ستار تريك التلفزيونية، تلعب النانوية دورًا محوريًا في الحبكة. فمنذ حلقة " التطور " في الموسم الثالث من مسلسل "الجيل التالي" ، تؤدي مجسات النانو الخاصة بالبورغ وظيفة صيانة الأنظمة السيبرانية للبورغ، بالإضافة إلى إصلاح الأضرار التي تلحق بأجزائهم العضوية. كما أنها تولد تقنيات جديدة داخل البورغ عند الحاجة، وتحميهم من العديد من الأمراض.

تلعب النانوية دورًا في سلسلة ألعاب الفيديو Deus Ex ، حيث تشكل أساس تقنية التضخيم النانوي التي تمنح الأشخاص المعززين قدرات خارقة.

كما تم ذكر النانو في سلسلة كتب "قوس المنجل" للمؤلف نيل شوسترمان ، وتستخدم لعلاج جميع الإصابات غير المميتة، وتنظيم وظائف الجسم، وتقليل الألم بشكل كبير.

تُعد النانوية أيضًا جزءًا لا يتجزأ من مسلسلي Stargate SG1 و Stargate Atlantis ، حيث يتم تصوير سيناريوهات المادة الرمادية اللزجة .

تُعدّ الآلات النانوية محورًا أساسيًا في حبكة سلسلة روايات "الصومعة "، حيث تُستخدم كسلاح دمار شامل ينتشر عبر الهواء، ويتسلل إلى جسم الإنسان دون أن يُكتشف، وعند تلقيه إشارة، يقوم بقتل المتلقي. ثم تُستخدم هذه الآلات للقضاء على غالبية الجنس البشري.

انظر أيضاً

مراجع

  1. فون جيه آر (2006). "ما وراء الأفق: الأثر المحتمل للاتجاهات الناشئة في تكنولوجيا المعلومات والاتصالات على سياسات وممارسات الإعاقة". المجلس الوطني لشؤون الإعاقة، واشنطن العاصمة : 1-55 .
  2. غوش، أ.؛ فيشر، ب. (2009). "الدفع المُتحكم به للمراوح النانوية المغناطيسية الاصطناعية". رسائل نانو . 9 (6): 2243-2245 . Bibcode : 2009NanoL...9.2243G . doi : 10.1021/nl900186w . PMID 19413293 . 
  3. سييرا، د.ب.؛ وير، ن.أ.؛ جونز، ج.ف. (2005). "مراجعة للأبحاث في مجال الروبوتات النانوية" (ملف PDF) . وزارة الطاقة الأمريكية - مكتب المعلومات العلمية والتقنية، أوك ريدج، تينيسي . SAND2005-6808: 1-50 . doi : 10.2172/875622 . OSTI 875622 . 
  4. تاراكانوف، أ.و.؛ غونشاروفا، ل.ب.؛ تاراكانوف، ي.أ. (2009). "أنابيب الكربون النانوية نحو الرقائق الحيوية الطبية". مراجعات وايلي متعددة التخصصات: الطب النانوي والتكنولوجيا الحيوية النانوية . 2 (1): 1-10 . doi : 10.1002/wnan.69 . PMID 20049826 . 
  5. إغناتييف، م.ب. (2010). "الشروط الضرورية والكافية لتصنيع الروبوتات النانوية". دوكلادي ماتيماتيكس . 82 (1): 671-675 . doi : 10.1134/S1064562410040435 . S2CID 121955001 . 
  6. سيروفوليني، جي.؛ أماتو، ب.؛ أسيريني، م.؛ ماوري، جي. (2010). "نظام مراقبة للتشخيص المبكر للأمراض الداخلية بواسطة أسراب من الروبوتات النانوية". رسائل العلوم المتقدمة . 3 (4): 345-352 . doi : 10.1166/asl.2010.1138 .
  7. يارين، أ. ل. (2010). "الألياف النانوية، والموائع النانوية، والجسيمات النانوية، والروبوتات النانوية لأنظمة توصيل الأدوية والبروتينات" . ندوة ساينتيا فارماسوتيكا لوسط أوروبا حول تكنولوجيا الصيدلة . 78 (3): 542. doi : 10.3797/scipharm.cespt.8.L02 .
  8. وانغ، ج. (2009). "هل تستطيع الآلات النانوية المصنعة منافسة المحركات الحيوية الطبيعية؟". ACS Nano . 3 (1): 4–9 . doi : 10.1021/nn800829k . PMID 19206241 . 
  9. ^ أمروت ناياك، م.؛ دينثوبر، RP؛ ستيفن، دبليو؛ كاثمان، د.؛ هارتمان، FK. فيدوروف، ر.؛ أوربانكي، سي. مانشتاين، دي جي؛ برينر، ب. تسيافالياريس، ج. (2010). “التحسين المستهدف لآلة البروتين النانوية للتشغيل في الأجهزة الهجينة الحيوية”. أنجيواندتي كيمي . 122 (2): 322– 326. بيب كود : 2010AngCh.122..322A . دوى : 10.1002/ange.200905200 . بميد 19921669 . 
  10. باتيل ، جي إم؛ باتيل، جي سي؛ باتيل، آر بي؛ باتيل، جي كي؛ باتيل، إم. (2006). "الروبوت النانوي: أداة متعددة الاستخدامات في الطب النانوي". مجلة استهداف الأدوية . 14 (2): 63-67 . doi : 10.1080/10611860600612862 . PMID 16608733. S2CID 25551052 .  
  11. بالاسوبرامانيان، س.؛ كاجان، د.؛ جاك هو، س.م.؛ كامبوزانو، س.؛ لوبو-كاستانيون، م.ج.؛ ليم، ن.؛ كانغ، د.ي.؛ زيمرمان، م.؛ تشانغ، ل.؛ وانغ، ج. (2011). "التقاط وعزل الخلايا السرطانية في أوساط معقدة باستخدام الآلات الدقيقة" . Angewandte Chemie International Edition . 50 (18): 4161–4164 . doi : 10.1002/anie.201100115 . PMC 3119711. PMID 21472835 .  
  12. لانجر، روبرت (2010). "تقنية النانو في توصيل الأدوية وهندسة الأنسجة: من الاكتشاف إلى التطبيقات" . رسائل نانو . 10 (9): 3223-3230 . Bibcode : 2010NanoL..10.3223S . doi : 10.1021/nl102184c . PMC 2935937. PMID 20726522 .  
  13. كالاواي دي جيه، نيكول آي دي، شي بي، رييس جي، فاراغو بي، بو زد (2024). " ديناميكيات النانو لمركب الكادهيرين-كاتينين المرتبط بالفينكولين كما كُشِف عنها بواسطة مطيافية صدى دوران النيوترونات" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 129 (39) e2408459121. doi : 10.1073/pnas.2408459121 . PMC 11441495. PMID 39298480 .  
  14. إيهود غازيت، مساحة واسعة لعلم الأحياء في الأسفل: مقدمة في تكنولوجيا النانو الحيوية. مطبعة إمبريال كوليدج، 2007، رقم ISBN 978-1-86094-677-6
  15. فاينمان، ريتشارد ب. (ديسمبر 1959). "هناك متسع كبير في القاع" . مؤرشف من الأصل في 11 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه في 14 أبريل 2016 .
  16. زيفكس: "التكاثر الذاتي وتقنية النانو" : "لن تعمل الأنظمة الاصطناعية ذاتية التكاثر إلا في بيئات اصطناعية مضبوطة بدقة... في حين أن الأنظمة ذاتية التكاثر هي مفتاح التكلفة المنخفضة، فلا حاجة (ولا رغبة تُذكر) لتشغيل هذه الأنظمة في العالم الخارجي. بدلاً من ذلك، في بيئة اصطناعية ومضبوطة، يمكنها تصنيع أنظمة أبسط وأكثر متانة يمكن نقلها بعد ذلك إلى وجهتها النهائية... سيكون الجهاز الطبي الناتج أبسط وأصغر وأكثر كفاءة وأكثر دقة في التصميم للمهمة المطلوبة من جهاز مصمم لأداء الوظيفة نفسها والتكاثر الذاتي... سيكون تصميم جهاز واحد قادر على القيام [بالأمرين] أصعب وأقل كفاءة."
  17. "مبادئ توجيهية استشرافية لتطوير تقنية النانو بشكل مسؤول" مؤرشفة بتاريخ 2019-06-06 في أرشيف الإنترنت "ليست هناك حاجة إلى مُجمِّعات ذاتية التكاثر لتحقيق قدرات تصنيعية كبيرة." "إن أبسط الطرق وأكثرها كفاءة وأمانًا لأنظمة النانو الإنتاجية هي صنع أدوات نانوية متخصصة وتجميعها في مصانع كبيرة بما يكفي لتصنيع ما هو مطلوب. ... ستعمل الآلات في هذا النظام مثل سيور النقل وروبوتات التجميع في المصنع، حيث تؤدي وظائف مماثلة. إذا قمت بإخراج إحدى هذه الآلات من النظام، فلن تشكل أي خطر، وستكون خاملة تمامًا مثل مصباح كهربائي تم سحبه من مقبسه."
  18. "صفحة جدول محتويات NMI" . www.nanomedicine.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2025 .
  19. "NMIIA" . www.nanomedicine.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2025 .
  20. كافالكانتي، أ. (2009). "اختراع الروبوتات النانوية ونظام لينكس: عامل التكنولوجيا المفتوحة - رسالة مفتوحة إلى الأمين العام للأمم المتحدة" (ملف PDF) . مشروع CANNXS . 1 (1): 1-4 .
  21. ^ هويلجول، ن. هيدي، س. (2006). ""تقنية النانو: العدو الجديد للسرطان" . مجلة أبحاث وعلاجات السرطان . 2 (4): 186-195 . doi : 10.4103/0973-1482.29829 . PMID 17998702 . 
  22. داس، س.؛ غيتس، أ. ج.؛ عبدو، هـ. أ.؛ روز، ج. س.؛ بيكوناتو، س. أ.؛ إلينبوغين، ج. س. (2007). "تصاميم لدوائر نانوإلكترونية فائقة الصغر ذات أغراض خاصة". معاملات IEEE في الدوائر والأنظمة I: أوراق بحثية عادية . 54 (11): 2528-2540 . doi : 10.1109/TCSI.2007.907864 . S2CID 13575385 . 
  23. سولومون، نيل (29 مايو 2008). "نظام الروبوتات النانوية" . patentscope.wipo.int . مؤرشف من الأصل في 23 أبريل 2014.
  24. كورزويل، ر.، أنظمة وطرق لتوليد المواد البيولوجية ، براءة اختراع الويبو WO/2007/001962، 2007.
  25. روسو، ف.؛ بارباريسي، م.؛ بارباريسي، أ. (2011). "التكنولوجيا في مجال التقنية الحيوية". التقنية الحيوية في الجراحة . ص 61-73 . doi : 10.1007/978-88-470-1658-3_4 . ISBN  978-88-470-1657-6.
  26. ^ تشالاكومب، ب. الثوفر، ك. ستويانوفيتشي، د. (2010). “الروبوتات الناشئة”. التقنيات الجديدة في جراحة المسالك البولية . المجلد. 7. الصفحات من 49 إلى 56. دوى : 10.1007/978-1-84882-178-1_7 . رقم ISBN   978-1-84882-177-4.
  27. مورداي، جيه إس؛ سيجل، آر دبليو؛ شتاين، جيه؛ رايت، جيه إف (2009). "الطب النانوي الانتقالي: تقييم الوضع الراهن والفرص المتاحة". الطب النانوي: تكنولوجيا النانو، علم الأحياء والطب . 5 (3): 251-273 . doi : 10.1016/j.nano.2009.06.001 . PMID 19540359 . 
  28. هوغ، ت. (2007). "تنسيق الروبوتات المجهرية في السوائل اللزجة". العوامل المستقلة وأنظمة العوامل المتعددة . 14 (3): 271-305 . doi : 10.1007/s10458-006-9004-3 . S2CID 72083 . 
  29. Ispir, M., Oktem, L., طريقة وجهاز لاستخدام الإنتروبيا في تصميم الدوائر الأمثل لمستعمرة النمل من خلال توليف عالي المستوى ، براءة اختراع أمريكية US8296711 B2، 2010.
  30. Ball, HH, Lucas, MR, Goutzoulis, AP براءة اختراع أمريكية رقم 7,783,994 "طريقة لتوفير ASICs آمنة وموثوقة باستخدام التكامل ثلاثي الأبعاد"، 2010.
  31. بفيستر، م. براءة اختراع أمريكية رقم 20,110,048,433 "طريقة لتشكيل أداة تدخلية بمساعدة الروبوتات النانوية ذاتية التنظيم المكونة من ذرات ووحدة النظام المرتبطة بها"، 2011.
  32. كوشيري، أ. (2005). "الجراحة التنظيرية: الوضع الراهن، والقضايا، والتطورات المستقبلية". الجراح . 3 (3): 125-138 . doi : 10.1016/S1479-666X(05)80032-0 . PMID 16075996 . 
  33. روكو، م.س. (2003). "تقنية النانو: التقارب مع علم الأحياء والطب الحديثين" . الرأي الحالي في التقنية الحيوية (مخطوطة مقدمة). 14 (3): 337-346 . doi : 10.1016/S0958-1669(03)00068-5 . PMID 12849790 . 
  34. شيفيل، د.أ.؛ ليوينشتاين، ب.ف. (2005). "الجمهور وتقنية النانو: كيف يفهم المواطنون التقنيات الناشئة". مجلة أبحاث الجسيمات النانوية . 7 (6): 659-667 . Bibcode : 2005JNR.....7..659S . doi : 10.1007/s11051-005-7526-2 . S2CID 136549696 . 
  35. سميث، د.م.؛ غولدشتاين، د.س.؛ هايدمان، ج. (2007). "الاندماجات العكسية وتكنولوجيا النانو". قانون وأعمال تكنولوجيا النانو . 4 (3).
  36. موريسون، س. (2008). "الرحلة غير المأهولة: دراسة لمسؤولية الروبوتات النانوية" (ملف PDF) . مجلة ألباني للقانون والعلوم والتكنولوجيا . 18 (229). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2010-12-05.
  37. كريج تايلر، قراصنة براءات الاختراع يبحثون عن كنز تكساس، مؤرشف في 2017-07-02 على موقع Wayback Machine ، محامي تكساس، 20 سبتمبر 2004
  38. جافي، أ.ب.؛ ليرنر، ج. (2004). الابتكار ومساوئه: كيف يُعرّض نظام براءات الاختراع المعيب الابتكار والتقدم للخطر، وما العمل حيال ذلك . مطبعة جامعة برينستون. ISBN 978-0-691-11725-6.
  39. جيلبرت، آر جيه؛ نيوبيري، دي إم جي (يونيو 1982). "الحصول على براءات اختراع استباقية واستمرار الاحتكار". المجلة الاقتصادية الأمريكية . 72 (3): 514-526 . JSTOR 1831552 . 
  40. فيشر، ب. (2008). "البحث البيولوجي في تطور جراحة السرطان: منظور شخصي" . أبحاث السرطان . 68 (24): 10007-10020 . doi : 10.1158/0008-5472.CAN-08-0186 . PMID 19074862 . 
  41. كافالكانتي، أ.؛ شيرين زاده، ب.؛ تشانغ، م.؛ كريتلي، ل. س. (2008). "بنية أجهزة الروبوتات النانوية للدفاع الطبي" . مجلة الحساسات . 8 (5): 2932-2958 . رمز Bibcode : 2008Senso...8.2932C . doi : 10.3390/s8052932 . PMC 3675524. PMID 27879858 .  
  42. هيل، سي.؛ أموديو، أ.؛ جوزيف، جيه في؛ باتيل، إتش آر (2008). "الروبوتات النانوية والميكروية: إلى أي مدى هي واقع؟". مراجعة الخبراء للعلاج المضاد للسرطان . 8 (12): 1891-1897 . doi : 10.1586/14737140.8.12.1891 . PMID 19046109. S2CID 29688647 .  
  43. كالي، تي إس؛ لو، جيه كيو؛ غوتمان، آر جيه (2008). "التكامل ثلاثي الأبعاد في الإلكترونيات الدقيقة: الدافع، والمعالجة، والنمذجة الحرارية الميكانيكية". مجلة اتصالات الهندسة الكيميائية . 195 (8): 847-888 . doi : 10.1080/00986440801930302 . S2CID 95022083 . 
  44. كوفور، ب.؛ فوتييه، س. (2006). " تقنية النانو: تصميم ذكي لعلاج الأمراض المعقدة" . البحوث الصيدلانية . 23 (7): 1417-1450 . doi : 10.1007/s11095-006-0284-8 . PMID 16779701. S2CID 1520698 .  
  45. إلدر، جيه بي؛ هوه، دي جيه؛ أوه، بي سي؛ هيلر، إيه سي؛ ليو، سي واي؛ أبوزو، إم إل جيه (2008). "مستقبل جراحة الدماغ". جراحة الأعصاب . 62 (6 ملحق 3): 1555-1579 ، مناقشة 1579-1582. doi : 10.1227/01.neu.0000333820.33143.0d . PMID 18695575 . 
  46. وونغ، بي سي؛ وونغ، كيه كيه؛ فوت، إتش. (2003). "ذاكرة البيانات العضوية باستخدام منهج الحمض النووي". اتصالات رابطة مكائن ​​الحوسبة . 46 : 95-98 . CiteSeerX 10.1.1.302.6363 . doi : 10.1145/602421.602426 . S2CID 15443572 .  
  47. سيمان، ن. س. (2005). " من الجينات إلى الآلات: أجهزة النانو الميكانيكية القائمة على الحمض النووي" . اتجاهات في العلوم البيوكيميائية . 30 (3): 119-125 . doi : 10.1016/j.tibs.2005.01.007 . PMC 3471994. PMID 15752983 .  
  48. مونتيماغنو، سي.؛ باشاند، جي. (1999). "بناء أجهزة نانوية ميكانيكية تعمل بمحركات جزيئية حيوية". تقنية النانو . 10 (3): 225-231 . Bibcode : 1999Nanot..10..225M . doi : 10.1088/0957-4484/10/3/301 . S2CID 250910730 . 
  49. ين، ب.؛ تشوي، هـ.م.ت.؛ كالفيرت، س.ر.؛ بيرس، ن.أ. (2008). "برمجة مسارات التجميع الذاتي للجزيئات الحيوية" . مجلة نيتشر . 451 (7176): 318-322 . Bibcode : 2008Natur.451..318Y . doi : 10.1038/nature06451 . PMID 18202654. S2CID 4354536 .  
  50. دوغلاس، شون م.؛ باشيليت، إيدو؛ تشيرش، جورج م. (17 فبراير 2012). "روبوت نانوي مُتحكم به منطقيًا لنقل الحمولات الجزيئية بشكل مُستهدف". مجلة ساينس . 335 (6070): 831-834 . Bibcode : 2012Sci...335..831D . doi : 10.1126/science.1214081 . PMID 22344439. S2CID 9866509 .  
  51. جين، س.؛ يي، ك. (2007). "توصيل الأدوية والعلاج الجيني باستخدام الجسيمات النانوية". التقدم في التكنولوجيا الحيوية . 23 (1): 32-41 . doi : 10.1021/bp060348j . PMID 17269667. S2CID 9647481 .  
  52. هيس، هنري؛ باشاند، جورج د.؛ فوغل، فيولا (2004). "تشغيل الأجهزة النانوية باستخدام المحركات الجزيئية الحيوية". الكيمياء: مجلة أوروبية . 10 (9): 2110-2116 . doi : 10.1002/chem.200305712 . PMID 15112199 . 
  53. كارول، جي تي؛ لندن، جي بي؛ لاندالوس، تي إف إن؛ رودولف، بي؛ فيرينغا، بي إل (2011). " التصاق المحركات الجزيئية المُشغَّلة بالفوتونات بالأسطح عبر تفاعلات الإضافة الحلقية ثنائية القطب 1،3: تأثير التفاعلات البينية على الحركة الجزيئية" (ملف PDF) . ACS Nano . 5 (1): 622-630 . doi : 10.1021/nn102876j . PMID 21207983. S2CID 39105918 .  
  54. ^ “التعاون في مصنع النانو” . الجزيئية المجمعة.com .
  55. "التحديات التقنية في مجال تصنيع النانو" . molecularassembler.com .
  56. شفاغ، رضا؛ فاستيسون، الكسندر. قوه ويجين. فان دير ويجنجارت، ووتر؛ هارالدسون ، تومي (2018). "البنية النانوية للشعاع الإلكتروني والوظيفة الحيوية للنقر المباشر لمقاومة الثيول-إيني" . ايه سي اس نانو . 12 (10): 9940–9946 . دوى : 10.1021/acsnano.8b03709 . بميد 30212184 . S2CID 52271550 .  
  57. ^ يان، شياو هوي؛ تشو، تشي؛ فنسنت، ميليسا. دينغ، يان؛ يو، جيانغفان؛ شو، جيانبين؛ شو، تيانتيان؛ تانغ، تاو؛ بيان، ليمينغ. وانغ، يي شيانغ J .؛ كوستاريلوس، كوستاس؛ تشانغ ، لي (2017/11/22). "روبوتات ميكروبوتية هجينة بيولوجية متعددة الوظائف للعلاج الموجه بالتصوير" . الروبوتات العلمية . 2 (12) eaaq1155. الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (AAAS). دوى : 10.1126/scirobotics.aaq1155 . ردمك 2470-9476 . بميد 33157904 . S2CID 2931559 .   
  58. مارتيل، س.؛ محمدي، م.؛ فلفول، أ.؛ تشاو لو؛ بوبونو، ب. (2009). "البكتيريا المغناطيسية السوطية كأنظمة دفع وتوجيه قابلة للتحكم والتتبع بالرنين المغناطيسي للروبوتات النانوية الطبية العاملة في الأوعية الدموية الدقيقة البشرية" . المجلة الدولية لأبحاث الروبوتات . 28 (4): 571-582 . doi : 10.1177/0278364908100924 . PMC 2772069. PMID 19890435 .  
  59. بارك، سونغ جون؛ بارك، سيونغ هوان؛ تشو، س.؛ كيم، د.؛ لي، ي.؛ كو، س.؛ هونغ، ي.؛ تشوي، هـ.؛ مين، ج.؛ بارك، ج.؛ بارك، س. (2013). " نموذج جديد لمنهجية التشخيص والعلاج للأورام باستخدام الروبوتات الدقيقة القائمة على البكتيريا" . التقارير العلمية . 3 3394. Bibcode : 2013NatSR...3.3394P . doi : 10.1038/srep03394 . PMC 3844944. PMID 24292152 .  
  60. ساكار، محمود (22 نوفمبر 2010). الروبوتات الحيوية الدقيقة لمعالجة الخلايا المفردة (ملف PDF) (أطروحة دكتوراه). فيلادلفيا: جامعة بنسلفانيا . تاريخ الاسترجاع: 21 أبريل 2024 .
  61. بيري، ف.؛ ساراف، ر. ف. (2005). "التجميع الذاتي للجسيمات النانوية على البكتيريا الحية: سبيل لتصنيع الأجهزة الإلكترونية" . Angewandte Chemie International Edition . 44 (41): 6668–6673 . doi : 10.1002/anie.200501711 . PMID 16215974. S2CID 15662656 .  
  62. بنك بيانات البروتين RCSB. "RCSB PDB-101" مؤرشف بتاريخ 19-10-2015 في Wayback Machine . rcsb.org .
  63. بيركل، جيفري م. توصيل الجينات بوساطة الفيروسات . sciencemag.org
  64. سيبكو، سي.؛ بير، دبليو. (2001) [أكتوبر 1996]. "نظرة عامة على نظام نقل الفيروسات القهقرية". البروتوكولات الحالية في البيولوجيا الجزيئية . الفصل 9. الوحدة 9.9. doi : 10.1002/0471142727.mb0909s36 . ISBN 978-0-471-14272-0PMID 18265289 . S2CID 30240008 .​  
  65. سيبكو، كونستانس؛ بير، وارن (2001). "نظرة عامة على نظام نقل الفيروسات القهقرية". البروتوكولات الحالية في البيولوجيا الجزيئية . 36 : 9.9.1–9.9.16. doi : 10.1002/0471142727.mb0909s36 . ISSN 1934-3639 . PMID 18265289. S2CID 30240008 .   
  66. جها، ألوك (11 سبتمبر 2011). "قطة متوهجة: القطط الخضراء الفلورية قد تساعد في دراسة فيروس نقص المناعة البشرية" . صحيفة الغارديان .
  67. غوش، أمباريش؛ فيشر، بير (2009). "الدفع المُتحكم به للمراوح النانوية المغناطيسية الاصطناعية". رسائل نانو . 9 (6): 2243-2245 . Bibcode : 2009NanoL...9.2243G . doi : 10.1021/nl900186w . PMID 19413293 . 
  68. 1 2 غوش، أريجيت؛ داسغوبتا، دبيان؛ بال، لغة الملايو؛ موروزوف، كونستانتين؛ ليشانسكي، الكسندر؛ غوش ، أمباريش (2018). “آلات النانو الحلزونية كمقاييس لزوجة متنقلة”. المواد الوظيفية المتقدمة . 28 (25) 1705687. دوى : 10.1002/adfm.201705687 . S2CID 102562560 . 
  69. ^ بوياث، ليكشمي. ساي، رناجيت؛ تشاندوركار، ياشودا؛ باسو، بيكرامجيت؛ شيفاشانكار ، س . غوش ، أمباريش (2014). “تسهل الطلاءات الفريتية المتوافقة مع الخلايا تحقيق نانوفوياجر في دم الإنسان”. رسائل النانو . 14 (4): 1968– 1975. بيب كود : 2014NanoL ..14.1968V . دوى : 10.1021/nl404815q . بميد 24641110 . 
  70. 1 2 داسغوبتا، دبيان؛ بالي، دارما. سايني، ديباك؛ بهات، رامراي. غوش ، أمباريش (2020). “محركات النانو تستشعر عدم التجانس الفيزيائي الكيميائي المحلي في البيئات الدقيقة للورم” . أنجيواندتي كيمي . 59 (52): 23690–23696 . دوى : 10.1002/anie.202008681 . بمك 7756332 . بميد 32918839 .  
  71. كيو، فامين؛ نيلسون، برادلي ج. (16 مارس 2015). "الروبوتات الدقيقة والنانوية الحلزونية المغناطيسية: نحو تطبيقاتها الطبية الحيوية" . الهندسة . 1 (1): 21-26 . Bibcode : 2015Engin...1..021Q . doi : 10.15302/J-ENG-2015005 . hdl : 20.500.11850/102447 .
  72. تشيسنيتسكي، أنطون ف.؛ جايدوك، أليكسي إي.؛ سيليزنيف، فلاديمير أ.؛ برينز، فيكتور يا. (2022-11-04). "الروبوتات الدقيقة والنانوية المستوحاة من الطبيعة والمُشغَّلة بواسطة المجال المغناطيسي" . المواد . 15 (21): 7781. Bibcode : 2022Mate...15.7781C . doi : 10.3390/ma15217781 . ISSN 1996-1944 . PMC 9653604. PMID 36363368 .   
  73. وو، شينيو؛ ليو، جيا؛ هوانغ، تشين يانغ؛ سو، مينغ؛ شو، تيان تيان (2019-11-07). "تتبع المسار ثلاثي الأبعاد للسباحين المجهريين الحلزونيين باستخدام نموذج تعويض التوجيه التكيفي". معاملات IEEE في علوم وهندسة الأتمتة . 17 (2): 823-832 . doi : 10.1109/tase.2019.2947071 . ISSN 1545-5955 . 
  74. تيانتيان شو؛ جيلغوينغ هوانغ؛ أندريف، نيكولاس؛ رينييه، ستيفان (23 أغسطس/آب 2013). "خصائص الدفع الدوراني للسباحين المجهريين الحلزونيين المكبرين ذوي الرؤوس المختلفة والتحديد المغناطيسي للموقع" . المؤتمر الدولي المشترك بين معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات والجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين حول الميكاترونيات الذكية المتقدمة لعام 2013 (ملف PDF) . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. الصفحات 1114-1120 . doi : 10.1109/aim.2013.6584243 . ISBN  978-1-4673-5320-5.
  75. بوزويوك، أوغور؛ ياسا، أونكاي؛ ياسا، آي. سيرين؛ جيلان، هاكان؛ كيزيليل، سيدا؛ سيتي، متين (25-09-2018). "إطلاق الدواء المُحفَّز بالضوء من سباحات دقيقة مغناطيسية من الكيتوزان مطبوعة ثلاثية الأبعاد" . ACS Nano . 12 (9): 9617–9625 . doi : 10.1021/acsnano.8b05997 . ISSN 1936-0851 . PMID 30203963 .  
  76. وانغ، شو؛ كاي، جون؛ صن، ليلي؛ تشانغ، شو؛ غونغ، دي؛ لي، شينغهاو؛ يو، شوهوا؛ فنغ، لين؛ تشانغ، ديوان (2019-02-06). "تصنيع سهل للروبوتات الدقيقة المغناطيسية باستخدام قوالب سبيرولينا للتوصيل الموجه والعلاج الكيميائي الضوئي الحراري التآزري" . مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 11 (5): 4745-4756 . doi : 10.1021/acsami.8b15586 . ISSN 1944-8244 . PMID 30638360 .  
  77. ميدينا-سانشيز، ماريانا؛ شوارتز، لوكاس؛ ماير، آن ك.؛ هيبنستريت، فرانزيسكا؛ شميدت، أوليفر ج. (13 يناير 2016). "توصيل الحمولة الخلوية: نحو التلقيح المساعد بواسطة المحركات الدقيقة الحاملة للحيوانات المنوية" . رسائل نانو . 16 (1): 555-561 . Bibcode : 2016NanoL..16..555M . doi : 10.1021/acs.nanolett.5b04221 . ISSN 1530-6984 . PMID 26699202 .  
  78. 1 2 روبوت نانو بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد (جامعة سيول الوطنية، كوريا).wmv ، 29 يناير 2012 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2015
  79. "تقنية النانو والطباعة ثلاثية الأبعاد" . www.nanowerk.com . تاريخ الاسترجاع: 4 ديسمبر 2015 .
  80. ^ فلاسوف ، سيرجي. أوراس، سفين؛ أنتسوف، ميك. بوتيكوفا، يلينا؛ لوموس، رونو؛ بولياكوف ، بوريس (2018/03/16). “النموذج الأولي للمفاصل النانوية منخفضة الاحتكاك”. تكنولوجيا النانو . 29 (19): 195707. بيب كود : 2018Nanot..29s5707V . دوى : 10.1088/1361-6528/aab163 . ISSN 0957-4484 . بميد 29469059 . S2CID 3489311 .   
  81. "نظرة عامة حول توصيل الأدوية الذكي بواسطة الروبوتات الدقيقة والنانوية الحيوية الهجينة" . أخبار ميراج . 18-06-2022 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-06-2022 .
  82. لي، جينهوا؛ ديكانوفسكي، لوكاس؛ خضري، بهاره؛ وو، بينغ؛ تشو، هوايجوان؛ سوفر، زدينيك (10 فبراير 2022). " الروبوتات الدقيقة والنانوية الهجينة الحيوية لتوصيل الأدوية الذكي" . أنظمة السيبورغ والبيونيك . 2022 2022/9824057: 1–13 . doi : 10.34133/2022/9824057 . PMC 9494704. PMID 36285309. S2CID 246772726 .   
  83. تقنية النانو في علاج السرطان . nano.cancer.gov
  84. زيغا، ليزا (5 ديسمبر 2007) "الروبوتات النانوية ثلاثية الأبعاد الافتراضية قد تؤدي إلى تقنية حقيقية لمكافحة السرطان" . physorg.com .
  85. لافان، د.أ.؛ ماكغواير، ت.؛ لانغر، ر. (2003). "أنظمة صغيرة الحجم لتوصيل الأدوية داخل الجسم الحي". مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 21 (10): 1184-1191 . doi : 10.1038/nbt876 . PMID 14520404. S2CID 1490060 .  
  86. "(التقنيات الناشئة) البرمجيات توفر لمحة عن الجسم - والمستقبل (أرشيف MPMN، 8 مارس)" . nanorobotdesign.com .
  87. ليري، إس بي؛ ليو، سي واي؛ أبوزو، إم إل جيه (2006). "نحو ظهور جراحة الأعصاب النانوية: الجزء الثالث - الطب النانوي: العلاج النانوي الموجه، والجراحة النانوية، والتقدم نحو تحقيق جراحة الأعصاب النانوية". جراحة الأعصاب . 58 (6): 1009-1026 . doi : 10.1227/01.NEU.0000217016.79256.16 . PMID 16723880. S2CID 33235348 .  
  88. روبوت صغير مفيد للجراحة
  89. ^ شانتي، فادالي. موسونوري ، سرافاني (13 نوفمبر 2007). “آفاق الروبوتات الطبية”. أزوجومو . دوى : 10.2240/azojono0119 .
  90. ميلكي، بنيامين (31 يناير 2007) الروبوتات النانوية لمرض السكري . nanovip.com
  91. دونيلي، ر. (2007). "هندسة العافية وإدارة الصحة: ​​مقابلة فيديو مع هارولد هـ. سزو". غرفة أخبار SPIE . doi : 10.1117/2.3200708.0002 .
  92. 1 2 بهوميك، ديبجيت (2009). "دور تقنية النانو في أنظمة توصيل الأدوية المبتكرة" (ملف PDF) . مجلة العلوم والتكنولوجيا الصيدلانية . 1 (1): 20-35 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 24-09-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-03-2015 .
  93. بوليس، كيفن (29 أبريل 2008). "توصيل الحمض النووي الريبي النانوي" . مجلة إم آي تي ​​للتكنولوجيا .
  94. غاو، و.؛ وانغ، ج. (2014). " المحركات الدقيقة/النانوية الاصطناعية في توصيل الأدوية" . نانوسكيل . 6 (18): 10486-94 . Bibcode : 2014Nanos...610486G . doi : 10.1039/C4NR03124E . PMID 25096021. S2CID 42308188 .  
  95. غاو، و.؛ دونغ، ر.؛ ثامفيواتانا، س.؛ لي، ج.؛ غاو، و.؛ تشانغ، ل.؛ وانغ، ج. (2015). " المحركات الدقيقة الاصطناعية في معدة الفأر: خطوة نحو استخدام المحركات الاصطناعية في الجسم الحي" . ACS Nano . 9 (1): 117-23 . doi : 10.1021/nn507097k . PMC 4310033. PMID 25549040 .  
  96. فارثولوميوس، ب.؛ فروشارد، م.؛ فيريرا، أ.؛ مافرويديس، س. (2011). "أنظمة النانو الروبوتية الموجهة بالتصوير بالرنين المغناطيسي للتطبيقات العلاجية والتشخيصية" ( ملف PDF) . المجلة السنوية للهندسة الطبية الحيوية . 13 : 157-184 . doi : 10.1146/annurev-bioeng-071910-124724 . PMID 21529162. S2CID 32852758 .  
  97. 1 2 كاسال، أرانشا وآخرون (2004) "الروبوتات النانوية كمساعدين خلويين في الاستجابات الالتهابية" . nanorobotdesign.com
  98. سي. جينواي (محرر) (2001) علم المناعة البيولوجية، الجهاز المناعي في الصحة والمرض . دار جارلاند للنشر؛ الطبعة الخامسة. ISBN 0-8153-3642-X.
  99. إدارة الغذاء والدواء (2011) النظر فيما إذا كان المنتج الخاضع لتنظيم إدارة الغذاء والدواء يتضمن تطبيق تقنية النانو، إرشادات للصناعة، مسودة إرشادات .
  100. 1 2 "أصغر روبوت طبي يدخل موسوعة غينيس للأرقام القياسية: روبوتات نانوية لمعالجة توصيل الأدوية لعلاج السرطان" . ساينس ديلي . 28 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2018 .
  101. لوكر، ميليسا (28 أغسطس 2018). "لا يمكنك حتى رؤية أصغر روبوت طبي في العالم، لكن خلايا جسمك تعرف بوجوده" . فاست كومباني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2018 .
  102. "أصغر روبوت طبي للمساعدة في علاج السرطان" . صحيفة تايمز أوف إنديا . هيوستن. 29 أغسطس 2018. تاريخ الاطلاع: 29 أغسطس 2018 .
  103. "المحركات النانوية كمجسات لاستشعار بيئة السرطان" . Phys.Org . 30 سبتمبر 2020.
  104. ^ داسغوبتا، دبيان؛ بيدي، شانموخ؛ سايني، ديباك كومار؛ غوش ، أمباريش (2022-05-04). "الروبوتات النانوية المتنقلة للوقاية من فشل معالجة قناة الجذر" . مواد الرعاية الصحية المتقدمة . 11 (14) 2200232. دوى : 10.1002/adhm.202200232 . ISSN 2192-2640 . بمك 7613116 . بميد 35481942 .   
  105. "روبوتات صغيرة يمكنها تنظيف الأسنان بعمق" . 2022-05-18.

للمزيد من القراءة

  • هاكن، هيرمان ؛ بول، ليفي (2012). العوامل التآزرية: من أنظمة الروبوتات المتعددة إلى الروبوتات الجزيئية . فاينهايم، ألمانيا: وايلي-في سي إتش. رقم ISBN 978-3-527-41166-5. OCLC 812066392 .