Наносубмарины

Наносубмарины , или наносубмарины , представляют собой синтетические микроскопические устройства, которые могут перемещаться и выполнять определенные задачи внутри человеческого тела. Большая часть самоходных устройств будет использоваться для обнаружения веществ, обеззараживания окружающей среды, адресной доставки лекарств , проведения микрохирургии и уничтожения вредоносных клеток. Наносубмарины используют различные методы перемещения по телу; в настоящее время предпочтительный метод использует электрохимические свойства молекул. Было проведено множество успешных испытаний с использованием этой технологии для лечения мышей с воспалительными заболеваниями кишечника . Основная цель наноподводных лодок — создать машину, которая сможет чувствовать и реагировать автономно, питаясь при этом от окружающей среды. ^{[ 1 ]}

Использование

Основное назначение наносубмарины — управлять телом и выполнять конкретную задачу. Наиболее предполагаемой задачей является лечение и диагностика заболеваний изнутри организма. ^{[ 2 ]} Это подтверждается задачей обнаружения веществ, поскольку большинство заболеваний вызывают образование определенного типа белка или другой молекулы в большом количестве в кровотоке . Другая предполагаемая задача – микрохирургия . С помощью этой технологии врачи смогут выполнять операции в определенных местах внутри тела. ^{[ 1 ]} Одним из примеров этого может быть лечение рака . Можно построить наносубмарину для обнаружения специфических раковых клеток в организме; после обнаружения клеток наносуб сможет убивать только мутировавшие клетки и игнорировать здоровые клетки. ^{[ 3 ]}

Навигация — один из самых сложных аспектов разработки наноподводных лодок. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность путешествовать по кровотоку, не застревая даже в самых маленьких капиллярах . Однако это сложно, поскольку самые маленькие капилляры имеют диаметр 2 мкм (2,0 х 10 ⁻⁶м); Клетки крови имеют размер около 7 мкм, но они легко податливы и могут просачиваться сквозь капилляры. Еще одна проблема с навигацией заключается в том, что физика ограничивает мощность тяги, которую может развивать такое маленькое устройство. Поток крови просто слишком силен, чтобы какое-либо устройство могло даже конкурировать с ним, поэтому наносубмарину придется переносить кровью. ^{[ 4 ]}

Одной из форм двигательной установки, которую могут использовать наносубмарины, является электрохимическая. Одним из примеров двигателя является наностержень , который с одной стороны покрыт платиной, а с другой — золотом. При погружении в перекись водорода платина окисляет H ₂ O ₂ до 2H. ⁺ и О ₂ . Этот процесс происходит потому, что платина отбирает у молекулы два электрона. На другой стороне стержня золото восстанавливает перекись водорода в воду, при этом из золота вытягивается электрон. Это вызывает устойчивый поток электронов от платиновой стороны стержня к золотой стороне. Поскольку стержень настолько мал, Ньютона к нему применим третий закон физики . На любое действие есть противодействие, когда электроны тянутся по поверхности стержня, а стержень тоже тянется в противоположную сторону. ^{[ 1 ]}

Научные достижения

Первый зарегистрированный успех наносубмарины был достигнут командой студентов под руководством Дэна Пира из Тель-Авивского университета в Израиле. Это было продолжением работы Пера в Гарварде над наносубмаринами и адресной доставкой лекарств. Испытания оказались успешными в разработке лекарств для лечения мышей с язвенным колитом . Испытания продолжатся, и в ближайшее время команда планирует провести эксперименты на человеческом теле. ^{[ 5 ]}

См. также

«Фантастическое путешествие» , роман и фильм на тему наносубмарин.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Пумера, Мартин (2 августа 2010 г.). «Самоходные электрофоретические наносубмарины с электрохимическим приводом». Наномасштаб . Издательство РСК.
^ Мур, Эндрю (май 2001 г.). «О кремнии и подводных лодках». Нью-Йорк: Европейская организация молекулярной биологии. дои : 10.1093/embo-reports/kve104 .
^ Джонс, Ричард (август 2004 г.). Будущее нанотехнологий . Мир физики.
^ «Наносубмарина» . Октябрь 2003 года . Проверено 29 января 2013 г.
^ «Фантастическое путешествие, воплощенное в жизнь» . Американские друзья Тель-Авивского университета. 12 января 2009 года . Проверено 29 января 2009 г.

[Pumera-1] Jump up to: ^а ^б ^с Пумера, Мартин (2 августа 2010 г.). «Самоходные электрофоретические наносубмарины с электрохимическим приводом». Наномасштаб . Издательство РСК.

[Of_Silicon-2] Мур, Эндрю (май 2001 г.). «О кремнии и подводных лодках». Нью-Йорк: Европейская организация молекулярной биологии. дои : 10.1093/embo-reports/kve104 .

[The_Future-3] Джонс, Ричард (август 2004 г.). Будущее нанотехнологий . Мир физики.

[the_nanosubmarine-4] «Наносубмарина» . Октябрь 2003 года . Проверено 29 января 2013 г.

[Dr._Peer-5] «Фантастическое путешествие, воплощенное в жизнь» . Американские друзья Тель-Авивского университета. 12 января 2009 года . Проверено 29 января 2009 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]