Nanorobotlar

Msn Robot
Posted by Msn Robot Aprel 13, 2022

Nanorobotlar (10−9 metr) miqyasında və ya ona yaxın olan maşın və ya robotlar yaradan, inkişaf etməkdə olan texnologiya sahəsidir. Daha dəqiq desək, nanorobotika (mikrorobotikadan fərqli olaraq) ölçüsü 0,1 ilə 10 mikrometr arasında dəyişən və nanoölçülü və ya molekulyar komponentlərdən qurulmuş nanorobotların layihələndirilməsi və qurulması üzrə nanotexnologiya mühəndisliyi qaydalarına aiddir. Nanobot, nanoid, nanite, nanomachine və nanomite terminləri də hazırda tədqiqat və inkişaf mərhələsində olan bu cür cihazları təsvir etmək üçün istifadə edilmişdir.

Nanomaşınlar əsasən tədqiqat və inkişaf mərhələsindədir, lakin bəzi primitiv molekulyar maşınlar və nanomotorlar sınaqdan keçirilmişdir. Nümunə olaraq, təxminən 1,5 nanometr enində açarı olan, kimyəvi nümunədəki xüsusi molekulları saya bilən sensoru göstərmək olar. Nanomaşınların ilk faydalı tətbiqləri nanomedisin ola bilər. Məsələn,  bioloji maşınlar xərçəng hüceyrələrini müəyyən etmək və məhv etmək üçün istifadə edilə bilər. Digər potensial tətbiq ətraf mühitdə zəhərli kimyəvi maddələrin aşkarlanması və onların konsentrasiyalarının ölçülməsidir. Rays Universiteti kimyəvi proseslə hazırlanmış və təkərlər üçün Buckminsterfullerenes (buckyballs) daxil olmaqla tək molekullu avtomobil nümayiş etdirdi. O, ətraf mühitin istiliyinə nəzarət etməklə və skan edən tunel mikroskopunun ucunu yerləşdirməklə işə salınır. Başqa bir tərif nanoölçülü obyektlərlə dəqiq qarşılıqlı əlaqəyə imkan verən və ya nanoölçülü qətnamə ilə manipulyasiya edə bilən robotdur. Bu cür cihazlar nanorobotların molekulyar maşınlar kimi təsviri əvəzinə, daha çox mikroskopiya və ya skan edən zond mikroskopiyası ilə bağlıdır. Mikroskopiya tərifindən istifadə edərək, hətta atom qüvvəsi mikroskopu kimi böyük aparat da nanomanipulyasiyanı yerinə yetirmək üçün konfiqurasiya edildikdə nanorobot alət hesab edilə bilər. Bu baxımdan, makroölçülü robotlar və ya nanoölçülü dəqiqliklə hərəkət edə bilən mikrorobotlar da, nanorobotlar hesab edilə bilər.

Nanotexnologiyanın mahiyyəti atom-atom molekulyar səviyyədə işləmək, prinsipial olaraq yeni molekulyar quruluşa malik böyük strukturlar yaratmaq bacarığıdır. Məqsəd atom, molekulyar və supramolekulyar səviyyələrdə strukturlara və cihazlara nəzarət edərək, onların xassələrini öyrənmək, bu cihazları səmərəli şəkildə istehsal etmək və yararlanmağı öyrənməkdir. Nanotexnologiyanın bir hissəsi olan nanorobotika nano miqyasda robotların layihələndirilməsi, proqramlaşdırılması, istehsalı və idarə edilməsinin öyrənilməsi ilə məşğul olur. Bu, ölçüsü 0,1-10 µm arasında dəyişən nanorobotların layihələndirilməsi və qurulmasının hipotetik nanotexnologiya mühəndisliyi intizamına aiddir. Nanorobot müəyyən bir işi nanoölçülü dəqiqliklə yerinə yetirmək üçün nəzərdə tutulmuş son dərəcə kiçik robotdur. Onlar həmçinin nanorobotlar və ya nanoidlər kimi tanınırlar. Nanorobotun dizaynı bakteriyaların bioloji modellərindən götürülüb. Nanorobot rulman, dişli çarxlar, mühərriklər və s. kimi mexaniki hissələrdən hazırlana bilər. Nanorobotun xarici qabığının inert xassələri, yüksək istilik keçiriciliyi və möhkəmliyinə görə almazoid materialdan istifadə olunacağı ehtimal edilir. Super hamar səthlər bədənin immun sistemini işə salma şansını azalda bilər. Nanoölçülü dişli çarxlar və xüsusi məqsədlər üçün nəzərdə tutulmuş digər komponentlər hidrogen, kükürd, oksigen, azot, silikon və s. kimi elementlərdən istifadə etməklə tikilə bilər. 1986-cı ildə K.Erik Drexler kiçik robotların insan orqanizminə yeridilməsi ideyasını irəli sürdü. Bu ideya Robert A.Freitas tərəfindən insan bədəninə keçə bilən tibbi nanorobotlar kimi dizayn edilmiş və simulyasiya edilmişdir. Respirositlər (süni mexaniki qırmızı qan hüceyrəsi), Mikrobivorlar (süni mexaniki ağ qan hüceyrəsi) və Clottocytes (süni trombositlər) Robert A.Freitas tərəfindən hazırlanmışdır. Respirosit oksigen və karbon dioksid mübadiləsi üçün süni mexaniki qırmızı qan hüceyrəsi kimi, mikrobivor patogenləri müəyyən etmək və həzm etmək üçün süni mexaniki ağ qan hüceyrəsi kimi hazırlanmışdır və laxtalanma ilkin mərhələdə kömək etmək üçün süni trombosit kimi hazırlanmışdır.

“Nanorobotlar” insan bədənini təşkil edən ~75 trilyon hüceyrənin hər birində nanorobotik terapevtik prosedurlar həyata keçirərək, maddələr mübadiləsi (canlı olmaq) nəticəsində yığılan zədələri bərpa edəcək nanomaşınlar olacaq. Nanorobotun qurulmasında iştirak edən alt strukturlara bortda enerji təchizatı, sensorlar, nanokompüter, nasoslar, manipulyatorlar və təzyiq çənləri daxildir. Bir nanorobotda tapılmalı olan bəzi arzuolunan xüsusiyyətlər: sürü kəşfiyyatı, öz-özünə yığılma və təkrarlama, Nano-informasiyanın işlənməsi, proqramlaşdırıla bilməsi və Nano-dan makro dünya interfeysi arxitekturası. Nanorobotların tibbdə tətbiqi – xəstəliklərin müalicəsi və həmçinin insanın bioloji sisteminin təkmilləşdirilməsi üçün yeni alətlər təklif edir.

Tibbi nanorobotika müxtəlif insan xəstəliklərinin müalicəsi və insanın bioloji sisteminin təkmilləşdirilməsi üçün güclü yeni alətlər perspektivini təklif edir. Tibbdə müxtəlif nanorobotların dizaynına respirositlər, mikrobivorlar, laxtalar, farmaksitlər (nanorobotik dərmanların çatdırılması üçün), dentifrobotlar (dental nanorobotlar) və vaskuloidlər (süni nanomexaniki damar sistemi kimi) daxildir. İdeal nanorobotlar mərkəzsizləşdirmə ilə struktur formalaşdıraraq, bir-biri ilə əlaqə qurmaq üçün xüsusiyyətlərə malik olacaqlar. Onlar köhnəlmiş vahidləri öz-özünə təkrarlama adlanan bir proseslə əvəz etmək üçün özlərinin bir neçə nüsxəsini çıxaracaqlar. Nanorobotu idarə edən həkim mesajları 1-100 MHz arasında dəyişən dalğa tezliyində akustik siqnallara kodlaşdırmaqla onunla əlaqə yarada bilər. Tapşırığı yerinə yetirdikdən sonra bu nanorobotlar adi insan ifrazat kanalları vasitəsilə çıxarıla bilər və ya aktiv tullantı sistemləri ilə də çıxarıla bilər.

Nanorobotların növləri Robert A. Freitas Jr tərəfindən süni qan kimi hazırlanmış nanorobotların növləri bunlardır:

  1. Respirositlər;
  2. Mikrob yeyənlər;
  3. Clottositlər.

Respirositlər, 1 µm diametrli sferik qanla ötürülən süni mexaniki qırmızı qan hüceyrələri kimi hazırlanmış nanorobotlardır. Xarici qabıq reversiv molekul-selektiv nasosları olan almazoidi 1000 atm təzyiqli qabdan hazırlanmışdır. Respirositlər bədən boyunca oksigen və karbon qazı molekullarını daşıyır. Respirosit, 3 milyarda qədər oksigen və karbon dioksid molekulunu saxlaya bilən almazvari təzyiq çənlərində dəqiq şəkildə düzülmüş 18 milyard atomdan ibarətdir. Respirosit təbii qırmızı qan hüceyrələri ilə müqayisədə bədən toxumalarına 236 dəfə daha çox oksigen çatdıracaq. Respirosit qaz konsentrasiyası sensorları və bortda olan nanokompüter tərəfindən idarə olunacaq karbon turşuluğunu idarə edə bilər. Saxlanılan qazlar molekulyar nasoslar vasitəsilə idarə olunan şəkildə tankdan buraxılır. Respirositlər molekulyar rotorlar vasitəsilə qaz mübadiləsi aparırlar. Rotorların xüsusi tip molekullar üçün xüsusi ucları var.

Hər bir respirosit 3 növ rotordan ibarətdir. Bir rotor bədəndə hərəkət edərkən yığılmış oksigeni buraxır. İkinci növ rotor qan axınındakı bütün karbon qazını tutur və ağciyərlərə buraxır, üçüncü rotor isə qan axınından qlükozanı yanacaq mənbəyi kimi qəbul edir. Ekvatorun ətrafında 12 eyni nasos quraşdırılmışdır, solda oksigen rotorları, ortada su rotorları və solda karbon dioksid rotorları. Respirositlərin səthində qaz konsentrasiyası sensorları var. Respirosit ağciyər kapilyarlarından keçdikdə O2 qismən təzyiqi yüksək, CO2 qismən təzyiqi isə aşağı olacaq, buna görə də bortda olan nanokompüter çeşidləmə rotorlarına oksigen yükləməyi və karbon dioksid molekullarını buraxmağı əmr edir.

Su ballast kameraları üzmə qabiliyyətini saxlamağa kömək edir. Respirositlər karbonmonoksit və digər zəhərli qazları bədəndən təmizləmək üçün proqramlaşdırıla bilər. Respirosit oksigen və karbon qazının daşınma funksiyalarını təqlid edərək süni eritrosit kimi işləyir. Tərkibində 5 trilyon nanorobot olan 50% respirosit salin süspansiyonunun 5 cc terapevtik dozası xəstənin bütün 5,4 litr qanının qaz daşıma qabiliyyətini tam olaraq əvəz edərdi.

Nanorobotların bort kompüterləri Bort kompüteri tərəfindən idarə olunan funksiyalara aşağıdakılar daxildir:

  1. Nasos – molekulyar nasoslar respirosit və əczaxana kimi nanorobotlarda əsas sistem olardı. Ətraf mühitlə molekul mübadiləsinə imkan vermək üçün molekulyar çeşidləmə rotorları vasitəsilə tək molekulun tanınması, çeşidlənməsi və pompalanması;
  2. Hissetmə – kimyəvi, təzyiq, temperatur sensorları, elektromaqnit, maqnit, optik sensorlar, cazibə, mövqe/oriyentasiya sensorları, molekulyar tanınma sahələri. Təxminən 1 mikron diametrli nanorobot cihazı idarə etmək üçün təxminən 104-105 müxtəlif növ sensordan istifadə edə bilər.
  3. Konfiqurasiya – cihazın formasına nəzarət; bitişik qurğular arasında fiziki əlaqə saxlamaq üçün qazla idarə olunan uzadılan bamperlər, nanaferez üçün daxili ballastın idarə edilməsi və gövdə displeyləri üçün kimyəvi ligandların idarə edilməsi, xarici səthlərin idarə olunan yapışmasının tənzimlənməsi üçün.
  4. Enerji – istilik, mexaniki, akustik, kimyəvi, elektrik, fotonik və ya nüvə mənbələri daxil olmaqla, bortda enerji istehsalı və ya enerji qəbuledici sistemlərinə nəzarət; bortda enerji anbarının idarə edilməsi; bağlı enerji mənbələrinin ötürülməsinə, kondisiyalaşdırılmasına və çevrilməsinə nəzarət etmək; daxili enerji paylanmasına və nanorobotik cihaz boyunca yük balansına nəzarət.
  5. Rabitə – kimyəvi, akustik, elektromaqnit və ya digər üsullarla qəbuledicilər və ötürücülər də daxil olmaqla rabitə vasitələrinə nəzarət; qəbul edilən siqnalların həkimdən yeni əmrlər kimi şərh edilməsi; mövcud əməliyyat parametrlərinin yeniləri ilə dəyişdirilməsi və mesajlaşma, məlumatın birbaşa xəstəyə və ya xəstədən dəqiq ötürülməsi üçün nanorobot populyasiyalarının koordinasiyası.
  6. Naviqasiya – qan axını, toxumalar, orqanlar və hüceyrələr də daxil olmaqla bir çox rejimlərdə mütləq və ya nisbi fiziki mövqenin müəyyən edilməsi; ölü hesablama, kartotaksis, makro/mikro transponder şəbəkələri ilə mövqe naviqasiyası.
  7. Manipulyasiya – siliar, pnevmatik və ya teleskopik sistemlər daxil olmaqla manipulyatorların yerləşdirilməsi və işə salınması; alətlərin və digər son effektlərin yerləşdirilməsi, axtarışı, seçilməsi, quraşdırılması, istifadəsi və ayrılması; alət və manipulyator qarajlarının idarə edilməsi; əlaqələndirilmiş manipulyator massivlərinin idarə edilməsi; morselasiya, üyüdmə, sonikasiya, istilik və ya kimyəvi parçalanma sistemləri daxil olmaqla, bortda utilizasiya və ya sökülmə sistemlərinə nəzarət.
  8. Hərəkət – siliar və ya tutqun sistemlər, səth deformasiyası, maili müstəvilər/vintlər, həcm yerdəyişməsi və özlü anker sistemləri də daxil olmaqla xüsusi in vivo hərəkət sistemlərinə nəzarət; Hüceyrə ilə örtülmüş toxuma səthləri, amoeboid hərəkət və ya incə qurd hərəkəti  arasında hərəkətin idarə edilməsi.

Hüquqi və etik nəticələr açıq texnologiya açıq mənbəli aparat və açıq mənbə proqram təminatında olduğu kimi, açıq dizayn texnologiyası metodlarından istifadə etməklə nanobiotexnologiyanın inkişafı ilə bağlı təklifi olan sənəd Birləşmiş Millətlər Təşkilatının Baş Assambleyasına ünvanlanmışdır.  Birləşmiş Millətlər Təşkilatına göndərilən sənədə görə, açıq mənbə son illərdə kompüter sistemlərinin inkişafını sürətləndirdiyi kimi, oxşar yanaşma bütövlükdə cəmiyyətə fayda gətirməli və nanorobotikanın inkişafını sürətləndirməlidir. Nanobiotexnologiyanın istifadəsi gələcək nəsillər üçün bəşəri irs kimi təsbit edilməli və dinc məqsədlər üçün etik təcrübələrə əsaslanan açıq texnologiya kimi inkişaf etdirilməlidir. Açıq texnologiya belə bir məqsəd üçün əsas açar kimi ifadə edilir.

Tibbdə istifadə edilən nanorobotların çoxlu vədlər verəcəyi proqnozlaşdırılır. Mövcud müalicə üsullarının ciddi yan təsirləri nəzərə alındıqda, nanorobotların həyati əhəmiyyətli xəstəliklərin müalicəsi və diaqnostikasında daha innovativ, dəstəkləyici olduğu aşkar edilmişdir. Respirositlər normal qırmızı qan hüceyrələri ilə müqayisədə 236 dəfə daha sürətli olardı. Nanorobotların xərçəng, infarkt, diabet, ateroskleroz, böyrək daşları və s. kimi müxtəlif tibbi vəziyyətlərin diaqnostikası və müalicəsi üçün güclü potensiala malik olduğu aşkar edilmişdir. Nanorobot fərdi müalicəyə imkan verir, bir çox xəstəliklərə qarşı yüksək effektivliyə nail olur.

İstinad:

  1. http://pubs.sciepub.com/bse/2/2/3/#:~:text=A%20nanorobot%20is%20an%20extremely%20small%20robot%20designed,nanorobot%20is%20derived%20from%20biological%20models%20of%20bacteria.
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Nanorobotics
  3. STC, “National Nanotechnology Initiative: Leading to the Next Industrial Revolution” A Report by the Interagency Working Group on Nanoscience”, Engineering and Technology Committee on Technology, National Science and Technology Council, Washington, D.C, 2000.
  4. Ummat, A., Dubey, A., and C. Mavroidis, “Bio-Nanorobotics — A Field Inspired by Nature” in Yoseph Bar-Cohen, Biomimetics: Biologically Inspired Technologies, CRC Press, 201-226, 2005.

Uriarte, S. L., “Nanorobots” [online] Technical report Escuela Superior De Ingenieros De Bilbao, Bilboko Ingeniarien Goi Eskola, Universidad Del País Vasco / Euskal Herriko Unibersitatea. 2011, http://nano-bio.ehu.es/files/nanorobots_work.pdf  

Səlimli Murad Dəyanət oğlu