虽然名字叫做机器人,但是它们和真正的机器人有着本质上的区别。
宏观生活当中的机器人,全身是由数量巨大的传感器还有伺服电机或者是液压元件组成。
通过设定的程序,对外界的环境或者事务做出反应,进而达到设计目的。
一个机器人,至少包括信号传感器,可能是视觉,也可能是味觉或者嗅觉听觉。
然后再有一个中央处理装置,一般是特制的中央处理器,和普通的处理器一样,也是超大规模集成电路。
随后是执行单元,一般是通过伺服电机以及液压或者是气动装置来实现。
至于纳米机器人,更多是借用机器人的概念,和真正的机器人,是两种东西。
在纳米尺度上,人类现有的技术,是无法制造出纳米级别的大规模集成电路,以及对应的伺服或者是气动液压装置。
所以,在纳米机器人的设计上,与宏观机器人差别甚大。
比如,从制造的角度来看,在微观范围内的运动受低雷诺数和布朗运动的支配,因此设计制造纳米机器人的主要考虑因素是开发能够连续“开启”并产生足够的推力以克服环境阻力的发动机。
因此,小型化机器人的设计和制造都是基于对活性材料的需求,这种材料能够不断地将各种能源转化为运动。
例如,化学推进的微型机器人需要催化材料的不对称分布来产生定向运动。电磁推进的微型电动机使用磁性材料来诱导微型工程结构的旋转。而超声推进的电动机则采用密度不对称的结构来产生压力。0
对于纳米发动机制造,研究人员也已经探索出在模板上使用薄膜涂层来产生不对称涂层结构的方法,其他具有更复杂结构的设计,例如微线圈或复杂的几何形状,已使用先进的技术进行了构建,包括3打印,掠射角沉积和卷式光刻。
从引擎角度来看,许多研究都借鉴大自然已经发展出的各种各样的机制来实现小尺度的运动。
许多微生物拥有化学转子,使它们能够给鞭毛或纤毛提供动力,驱动它们产生螺旋形或珠状运动,从而使它们运动起来。
这种推进机制一直是旋转合成微型机器人的灵感来源。基于此,科学家开发出人造螺旋微结构,柔性细丝或转针沿着细菌鞭毛的轴线旋转。
每个独立的微型机器人在能量上是独立于其他微型机器人的,而不是被磁场牵引到指定的方向。
“按照现有的技术,你想要制造出合适的纳米机器人都是摆在面前的第一难题。还有另外一个,现有的技术,更多的是起到靶向运输的作用,而你现有的研究成果,已经能够实现药物的靶向输送了吧。”
小丁对于纳米机器人也有过接触,事实上,在哥大的时候,她就像在纳米机器人的技术里边,找到靶向传输的方法。
微纳机器人用于靶向输送,将纳米机器人直接引导到患病组织中,可以用作运送药剂的动态平台,而且,当微机器人到达特定位置时,通过诱导触发治疗有效载荷的释放,可以改善药物靶向性。
药物主要由用于治疗和预防疾病的小型合成化学品组成。
不论给药方式如何,药物制剂的药代动力学特性均很差,例如半衰期短,生物分布有限以及从体内迅速清除,这常常会损害药物制剂的功效。
因此,高剂量重复给药是不可避免的,以诱导所需的治疗效果,这可能导致毒性和副作用增加。
在这个方向上,纳米机器人具有克服这一挑战的潜力。
能够在目标区域提供精确剂量而不是依靠大剂量的系统性释放。通过使用静电相互作用,药剂也直接被捕获在纳米机器人的表面上。
常用的几种“运载车”之一,比如带负电的聚吡咯聚苯乙烯磺酸盐片段。
可以将带正电的亮绿色抗菌药物加载到超声推进纳米机器人“运载具”上。
并且,静电相互作用在h7时是稳定的。当环境h值变得相对酸性h值4时,聚吡咯聚苯乙烯材料段被质子化,导致负载的亮绿色药物分子被触发释放。
此外,还有利用还原的氧化石墨烯铂微火箭运输阿霉素。
还原的氧化石墨烯可通过相互作用负载药物。该方法基于电化学刺激提出了独特的触发释放机制,破坏了阿霉素与微纳米马达的石墨烯表面之间的相互作用。
她将自己了解过一些实验方法,和苏鑫做了探讨。
小丁认为,在别的方面,她可能不如苏鑫,但是在纳米机器人上,自己一点都不落后!
那时候,苏鑫的研究方向还在超分子自组装上,顶多是往转运蛋白上靠近一些。
想法很好,但是,丁雨文并不知道,苏鑫是外挂傍身的人!
“现有的技术是靶向运输不假,但是人们已经开展出其他的用途。”
苏鑫借助小卫士,对文献的检索和提取更加便捷高效。
“那也是诊断或者是医学成像上的应用更多,亦或者是运送细胞,至于进行手术,顶多是停留在理论层面,还没有看见哪家机构作出了数据。”
不可否认,丁雨文在纳米机器人上做的准备很是充分。
但是
既然苏鑫已经获得灵感,他当然会让小卫士去进行检索匹配!
并且,已经有了相对成熟的路线!
“na折纸术,你应该听过的吧。”
苏鑫提出一个新名词。
“那是有些科学家提出来制造纳米机器人的方法,或者是制备特殊组建。”
na折纸术已被证明在创建自定义和精确安排的二维、三维组件方面具有极其广泛的用途。
na也可以用来构造执行机器人任务的设备,如传感、计算和驱动。
一个融合了结构和计算成分的三维na折纸盒可以被成功的合成出来。
“既然人们可以通过na折纸术,来制造纳米机器人,为什么不能让机器人再去执行折叠术呢”
嗯
丁雨文愣住了,她怎么就没想到!
因为,朊病毒的本质,就是被错误折叠的蛋白质!
如果有一双足够小的手,在微观尺度上,将那些出偏差的蛋白质再折叠回来,不就能干掉朊病毒
所以,苏鑫的目的,就是设计一个机器人na设备,能够选择性地与变异蛋白质连接。
这种自主的na纳米机器人,将信号分子传递到蛋白质表面,然后感知并且确定它有问题。
确定是目标之后,再将感知部位将信息传递给机器人本身,随后,触发激活,并重新启动驱动装置,按照设定的结构,对蛋白质空间结构进行有效的折叠以及翻转!
数量巨大的纳米机器人,可以用高度组织的方式折叠目标蛋白质,并由之前确定编码的逻辑开关控制,使它能够响应外界因素。
特异性的和目标蛋白对接,并且将其进行折叠!
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