Comment les « legos moléculaires » ouvrent la porte à la véritable nanotechnologie

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Les robots sont cool. Des robots qui fonctionnent au niveau moléculaire? Ceux-ci sont encore plus cool - et il n'y a pas de limite à ce qu'ils peuvent accomplir.

Alors que la science est fascinée par les blocs de construction incroyablement petits du monde depuis des centaines d'années, ce n'est que depuis dans les années 1980 que la compréhension scientifique et le développement technologique ont véritablement permis aux nanosciences d'être un domaine de recherche actif.

Nous sommes habitués à considérer les robots impressionnants comme étant incroyablement grands ou incroyablement complexes, mais nouveaux et des développements passionnants ont laissé la nanorobotique sur le point de redéfinir complètement de nombreux domaines de la science et La technologie.

À quel point parlons-nous exactement, exactement ?

La nanorobotique traite des matériaux au niveau moléculaire et plus petit, ce qui signifie que les nanorobots travaillent avec des atomes, des protéines, des molécules et des cellules individuels.

L'un des moyens les plus simples de comprendre pourquoi la nanoscience est si importante est de considérer tous ces atomes nanoscopiques comme des blocs LEGO.

Tout comme LEGO, les atomes et les molécules peuvent être combinés d'innombrables façons pour créer n'importe quoi dans le monde naturel, et cette capacité ouvre la porte à influencer littéralement tous les aspects de nos vies.

Si l'analogie avec LEGO ne fonctionne pas, les "MicroBots" de Big Hero 6 sont un autre très bon moyen de conceptualiser nanorobots – n'oubliez pas que les nanorobots sont plusieurs millions de fois plus petits que les fictifs microbots !

Que font les nanorobots ?

La nanotechnologie nous a déjà permis de fabriquer des matériaux plus solides et plus durables en manipulant des structures moléculaires, et a été la force motrice de nombreuses technologies modernes (y compris le film plastique qui compose votre ordinateur portable ou votre téléphone filtrer!).

La recherche en nanorobotique a un objectif différent et ses applications sont bien plus excitantes.

Les avancées récentes de la recherche ont créé des nanorobots capables d'exécuter des fonctions hautement spécialisées au niveau nanoscopique. Certains nanorobots agissent comme des commutateurs, d'autres comme des pompes et d'autres encore comme des moteurs capables de propulser ce nanorobot à travers l'espace et à travers un liquide.

Ces machines moléculaires d'une simplicité trompeuse peuvent être utilisées pour construire des polypeptides personnalisés à partir d'acides aminés; utiliser des réactions chimiques soigneusement programmées pour « marcher » à travers des environnements trop petits ou trop hostiles pour d'autres mécanismes; et agissent comme une voie pour transférer des molécules clés d'un endroit à un autre.

Les nombreuses applications des nanorobots redéfinissent déjà la technologie, la médecine et les sciences de l'environnement - et les nanorobots en sont vraiment à leurs balbutiements si l'on considère tout ce qu'ils pourraient accomplir dans le futur!

À quoi ressemble l'avenir des nanorobots ?

Ordinateurs nanorobots

Les commutateurs Nanorobot sont en cours de développement depuis 1994. Ils sont sensibles à la lumière et aux produits chimiques, ce qui donne aux créateurs une influence sur le moment où ils remplissent (ou ne remplissent pas) la fonction prévue.

Une autre grande application des commutateurs? Tâches informatiques de base.

Actuellement, les chercheurs travaillent à coder les informations dans des nanorobots de la même manière que vous le feriez dans un ordinateur plus gros. Les nanorobots ont déjà pu effectuer tâches de stockage/récupération de la mémoire à un niveau de base, mais dans un avenir proche, cette technologie sera utilisée pour créer des cellules de mémoire à haute densité qui peuvent stocker des quantités d'informations incroyablement grandes dans un espace physique incroyablement petit.

Traitements du cancer par nanorobot

La nanotechnologie change la médecine Comment la nanotechnologie change l'avenir de la médecineLe potentiel des nanotechnologies est sans précédent. Les vrais assembleurs universels inaugureront un changement profond dans la condition humaine. Bien sûr, il y a encore un long chemin à parcourir. Lire la suite , et ça change vite. Les nanorobots offrent aux médecins la possibilité de traiter les maladies à leur source moléculaire, et cette opportunité est inégalée par aucun médicament sur le marché.

Les commutateurs nanorobots sensibles à une certaine longueur d'onde de la lumière sont envisagés pour une utilisation dans les traitements contre le cancer. Un traitement potentiel est trop dangereux à utiliser sous sa forme actuelle car il ne peut pas faire la distinction entre les cellules cancéreuses et non cancéreuses.

Borowiak et al suggèrent que si un commutateur nanorobot sensible à la lumière était inclus dans le traitement, une zone aussi petite que 10 micromètres de large pourrait être ciblée avec une source lumineuse. La lumière ferait « basculer » le commutateur du nanorobot, activant le composé de manière à éliminer uniquement les cellules cancéreuses ciblées tout en permettant aux cellules saines de survivre. Mieux encore, si ces commutateurs étaient réutilisables, cela pourrait réduire considérablement le nombre de procédures invasives auxquelles une personne subissant des traitements contre le cancer devrait faire face !

Nanorobot, M.D.

Un autre potentiel médical passionnant repose en grande partie sur les moteurs de nanorobots qui peuvent être contrôlés à distance pour administrer des médicaments à un endroit précis du corps. Ces moteurs sont généralement fabriqués en créant une réaction chimique qui propulse le robot à travers un liquide. Jusqu'à récemment, ces moteurs reposaient souvent sur des réactions chimiques dangereuses pour l'homme.

Développements récents dans les moteurs de nanorobots par Gao et al les ont rendus beaucoup plus sûrs! De minuscules moteurs nanorobots peuvent être créés en faisant réagir le noyau de zinc d'un moteur nanorobot en forme de tube avec l'estomac acide - une réaction chimique sûre qui peut permettre d'administrer rapidement le médicament à la muqueuse de l'estomac. Jusqu'à présent, cette procédure n'a été testée qu'avec des rats, mais jusqu'à présent, les études sont prometteuses.

Des nanorobots magnétiques sont également en cours de développement qui peuvent rapidement (en quelques secondes !) délivrer des médicaments dans la circulation sanguine à l'aide d'un champ magnétique (montré dans la vidéo ci-dessous)

Nanorobots dans l'environnement

De nombreuses recherches sur les nanorobots se concentrent sur la réduction des processus, mais il est également intéressant d'examiner leur influence à une échelle macro. Des centaines de milliers de nanorobots microscopiques travaillant ensemble dans un effort coordonné peuvent être notre seul espoir de sauver l'environnement 5 façons dont la technologie sauvera l'environnementLa technologie est souvent considérée comme un méchant anti-écologique - mais saviez-vous que la technologie de pointe est utilisée, en ce moment, dans la conservation de pointe ? Lire la suite .

Une quantité importante de recherches sur les nanotechnologies environnementales se concentre sur la question de savoir si les nanorobots peuvent ou non être utiles pour réparer la pollution. La pollution a atteint des niveaux critiques dans des endroits comme la Chine, et des nanorobots suffisamment légers pour s'élever dans les airs pourraient pour piéger les polluants au niveau nanoscopique, ou être déployé dans des usines émettrices pour arrêter la pollution à son la source.

De même, on espère que des nanorobots seront développés qui pourront être libérés en masse pour lutter contre des catastrophes comme les marées noires. Grâce à des travaux récents enseignant aux nanorobots à agir collectivement, il est possible que chaque moteur de nanorobot puisse s'attaquer molécules d'huile individuelles tout en travaillant en collaboration avec tous les autres nanobots libérés pour le même but.

Une dernière opportunité incroyable qui se présente avec la nanotechnologie dans l'environnement naturel est leur potentiel de créer de l'eau potable. De nombreuses régions de la Terre souffrent actuellement d'un manque d'eau potable, fraîche et sûre, un problème que les nanorobots pourraient peut-être résoudre. Il est tout à fait possible que les nanorobots soient capables d'éliminer les bactéries et autres contaminants des sources d'eau insalubres, sauvant potentiellement un grand nombre de vies.

Il y a beaucoup de emplois qui seront repris par des robots Que se passe-t-il lorsque les robots peuvent faire tout le travail ?Les robots deviennent de plus en plus intelligents - que se passe-t-il lorsqu'ils peuvent faire chaque travail mieux et moins cher que les êtres humains ? Lire la suite , mais les humains ne suffisent plus quand il s'agit du travail à faire dans l'environnement, c'est donc passionnant de voir que tout ce domaine peut être revitalisé grâce aux nanotechnologies !

Les nanorobots dans le sport

Les scientifiques sont mes gens préférés. Ils sont juste.

Les scientifiques de l'Institut national des sciences et de la technologie (NIST) ont développé des nanorobots capables de jouer à un jeu de football solide en utilisant un grain de riz comme terrain et une balle d'une largeur inférieure à celle d'un cheveu humain comme balle. Les nanorobots sont contrôlés par des champs magnétiques ou des signaux électroniques et fabriqués à partir de matériaux comme l'aluminium, l'or et le silicium.

J'aimerais croire que c'était leur objectif final, mais la vérité est que des jeux comme celui-ci aident les scientifiques à mesurer ce dont les nanorobots sont capables (y compris l'agilité, la maniabilité et la réactivité) et d'affiner leur conception.

Qu'y a-t-il d'autre à l'horizon ?

L'un des aspects les plus passionnants de la nanotechnologie est que, en ce qui concerne les sciences, nous avons à peine effleuré la surface de son potentiel au cours des trente dernières années.

Penser à l'étendue potentielle de l'influence que ces nanorobots pourraient avoir est inspirant, incroyable… et un peu terrifiant aussi. Il y a beaucoup de sentiment anti-robot dans le monde La disparition d'HitchBot prouve que les États-Unis ne sont pas prêts pour les robots Lire la suite , et cela s'étend certainement aux nanorobots. Les critiques de la nanotechnologie expriment souvent leurs inquiétudes quant à l'utilisation de nanorobots pour avoir un impact négatif sur la santé humaine et leur potentiel en tant qu'armes.

Ces critiques sont valables et il sera important de s'assurer que les pouvoirs de la nanotechnologie sont utilisés pour le bien plutôt que pour le mal.

Dans ce cas, cependant, le bien qui peut sortir des nanorobots pour la santé humaine, la technologie, l'environnement et les sports microscopiques ne l'emporte-t-il pas définitivement sur les risques ?

Selon vous, quelle sera l'utilisation la plus excitante de la nanotechnologie ? Avez-vous des inquiétudes quant à son utilisation?

Crédit d'image: ADN Lego par Michael Knowles via Flickr, Mirexon via Shutterstock.com; ktsdesign via Shutterstock.com