納米機(jī)器人在醫(yī)療上的應(yīng)用

1、納米機(jī)器人在醫(yī)療上的應(yīng)用 納米生物學(xué)的近期設(shè)想，是在納米尺度上 應(yīng)用生物學(xué)原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編 程的分子機(jī)器人，也稱納米機(jī)器人。合成 生物學(xué)對細(xì)胞信號傳導(dǎo)與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)重 新設(shè)計(jì)，開發(fā)“在體”或“濕”的生物計(jì) 算機(jī)或細(xì)胞機(jī)器人，從而產(chǎn)生了另種方式 的納米機(jī)器人技術(shù)。納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療 之后，會在攻克許多頑癥方面為人類帶來 新的希望。 摘要 機(jī)器醫(yī)生鉆進(jìn)人體治病 納米機(jī)器人：內(nèi)容 在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能 的聯(lián)系。 在納米尺度上獲得生命信息，例如，利用掃描隧道顯 微鏡獲取細(xì)胞膜和細(xì)胞表面的結(jié)構(gòu)信息等。 納米機(jī)器人的研制。納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具 有誘惑力的內(nèi)容，第

2、一代納米機(jī)器人是生物系統(tǒng)和機(jī)械系 統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這種納米機(jī)器人可注入人體血管內(nèi)，進(jìn) 行健康檢查和疾病治療。還可以用來進(jìn)行人體器官的修復(fù) 工作、作整容手術(shù)、從基因中除去有害的，或把正 常的安裝在基因中，使機(jī)體正常運(yùn)行。第二代納米 機(jī)器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺 度的分子裝置，第三代納米機(jī)器人將包含有納米計(jì)算機(jī)， 是一種可以進(jìn)行人機(jī)對話的裝置。 納米機(jī)器人：結(jié)構(gòu) 一：“手指” ，起操作作用?？梢跃傻靥幚砀鞣N 分子；有微小的“電腦”來指揮“手指”如何操 作?！笆种浮笨赡苡商技{米管制造，它的強(qiáng)度是 鋼的100倍，細(xì)度是頭發(fā)絲的五萬分之一。 二：“電腦”，起指揮作用可能由碳納米管

3、制造，這 些碳納米管既能做晶體管又能做連接它們的導(dǎo)線。 “電腦”也可能由DNA制造，用適當(dāng)?shù)能浖妥?夠的靈巧性進(jìn)行武裝的納米機(jī)器人可以構(gòu)建任何 物質(zhì)。 醫(yī)療用納米機(jī)器人構(gòu)造 納米機(jī)器人：特色 組成納米級原件的元素主要有碳、氫、氧、硫，其中 碳元素最總要。這是因?yàn)橛商荚咏M成的金剛石和納米碳 管強(qiáng)度高，為化學(xué)惰性，不會引起免疫反應(yīng)和過敏休克反 應(yīng)，所以應(yīng)用性強(qiáng)。 不過，納米醫(yī)學(xué)的獨(dú)到之處在于它的精確性。隨著納 米技術(shù)的進(jìn)步，醫(yī)療納米機(jī)器人將裝備通信和導(dǎo)航系統(tǒng)。 同時人體也會置入通信和導(dǎo)航系統(tǒng)。這樣醫(yī)生可以在分子 水平上精確控制進(jìn)入人體的納米機(jī)器人。每種醫(yī)療納米機(jī) 器人表面裝有特定的抗體，能與人

4、體特定的細(xì)胞抗原結(jié)合， 從而保證醫(yī)療納米機(jī)器人準(zhǔn)確到達(dá)要修復(fù)的組織和器官中。 人體內(nèi)的納米機(jī)器人通過其表面抗體與細(xì)胞表面抗體的專 一性，準(zhǔn)確識別并作用于專一部位，從而完成醫(yī)療任務(wù)。 納米機(jī)器人(藝術(shù)圖) 納米機(jī)器人在醫(yī)療上的作用納米機(jī)器人在醫(yī)療上的作用 1、細(xì)胞與基因的修復(fù)、細(xì)胞與基因的修復(fù) 2、清理體內(nèi)垃圾、清理體內(nèi)垃圾 3、養(yǎng)護(hù)血管、養(yǎng)護(hù)血管 1、細(xì)胞與基因的修復(fù)、細(xì)胞與基因的修復(fù) 隨著人類對物質(zhì)控制能力的不斷進(jìn)步，將會誕生分子大小的機(jī)械部件， 可以組裝成比細(xì)胞還要小的微型機(jī)器。人工制造的“細(xì)胞修復(fù)機(jī)”， 在納米計(jì)算機(jī)的操縱下，可以逐個的原子進(jìn)行操作修復(fù)，修正DNA的 錯誤，維護(hù)個別細(xì)胞的

5、成分。 2、清理體內(nèi)垃圾、清理體內(nèi)垃圾 人的機(jī)體是一個保持自然平衡的有機(jī)體，通過新陳代謝可以起到吸收 新鮮養(yǎng)分、排除有害物質(zhì)的作用。但有時候人體自身平衡出現(xiàn)問題， 無法實(shí)現(xiàn)自我平衡。例如，鉛、汞中毒，無法排出，也無法被分解。 這時如果派納米機(jī)器人進(jìn)入體內(nèi)，就會極具目的性的把這些有害物質(zhì) 清除體內(nèi)，使人體恢復(fù)自然平衡。 3、養(yǎng)護(hù)血管、養(yǎng)護(hù)血管 人體的腦部血管常會有些天生脆弱的地方，平時不表現(xiàn)，但在意想不 到的時候，可能突然發(fā)生破裂，導(dǎo)致腦溢血。如果我們事先派納米機(jī) 器人進(jìn)入血管，細(xì)細(xì)檢查，并且一一修復(fù)那些脆弱血管，就可以避免 悲劇的發(fā)生。 有時血管中會產(chǎn)生血栓，堵塞血液正常流動。如果把納米機(jī)器人

6、導(dǎo)入 血管，可以把血栓打成小碎片，避免血栓的發(fā)生。 醫(yī)療工作原理 首先：醫(yī)療納米機(jī)器人被注入人體后， 開始在人體內(nèi)循環(huán)。然而，處于循環(huán)狀態(tài) 的醫(yī)療納米機(jī)器人在靶域之外，完全不具 有活性。當(dāng)納米機(jī)器人進(jìn)入靶域后，靶域 細(xì)胞表面抗體會被醫(yī)療納米機(jī)器人檢測到。 此刻，醫(yī)療納米機(jī)器人轉(zhuǎn)入活性狀態(tài)。當(dāng) 然，納米機(jī)器人要得到監(jiān)管醫(yī)生的聲音指 令后才最終轉(zhuǎn)入治療狀態(tài)。由于人體內(nèi)已 經(jīng)置入了導(dǎo)航系統(tǒng)，所以整個治療過程完 全處于監(jiān)管醫(yī)生控制之下。 納米機(jī)器人正在尋找入侵的病毒 納米機(jī)器人還可以攜帶化學(xué)藥物，并 且準(zhǔn)確送達(dá)靶細(xì)胞，并且，其表面?zhèn)鞲衅?能檢測周圍藥物的濃度，從而控制藥物的 釋放劑量。 一個納米機(jī)器人

7、正在進(jìn)入紅細(xì)胞 一個納米機(jī)器人在 清理血管中的有害堆 積物 一個 納米 機(jī)器 人在 清理 血管 中的 有害 堆積 物 納米機(jī)器人的驅(qū)動問題 有關(guān)醫(yī)療納米機(jī)器人在人體內(nèi)的驅(qū)動問題，美國康奈 爾大學(xué)研究人員在活細(xì)胞內(nèi)的能源機(jī)制啟發(fā)下，制造出的 一種馬達(dá)。這種微型馬達(dá)以三磷酸腺苷酶為基礎(chǔ)，依靠為 細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)提供能量的高能分子三磷酸腺苷（ATP） 為能源。 在高中生物我們知道ATP事實(shí)上是人體能量的直接來 源，當(dāng)A-PPP（低能）或APPP（高能）通過水解轉(zhuǎn)化 為ADP+Pi時釋放出能量。 上面兩種圖片中的醫(yī)療用機(jī)器人事實(shí)上正是利用了 ATP作為能量的來源。 納米機(jī)器人血管清淤 在二維物體表面行走的納米蜘蛛機(jī)器人(藝術(shù)圖) 展望展望 納米機(jī)器人一直在發(fā)展。就如已經(jīng)有化學(xué)家們利 用測序取得了一定的成績，他們使用短小的DNA 分子步移技術(shù)（DNA walker）幫助合成復(fù)雜的 DNA分子。這種DNA“步移者”實(shí)際上可以看作是 一種非常原始的DNA機(jī)器人，它可以沿著線性軌 道一步步的往前走。這位DNA機(jī)器人的腿就是與 固定在預(yù)設(shè)