Wykład 8 - Nanoroboty Flashcards
(14 cards)
Co to znaczy „skala nano”?
Zakres rozmiarów od około 1 nm do 100 nm – obejmuje obiekty takie jak cząsteczki, białka, wirusy czy fragmenty DNA.
Jakie potencjalne zastosowania nanorobotów w medycynie wymienia się w materiałach?
Zwalczanie nowotworów, usuwanie blaszek cholesterolu i skrzepów z naczyń, niszczenie wewnątrzkomórkowych ognisk infekcji, usuwanie toksyn, a nawet rekonstrukcja tkanek czy organów („inżynieria antropomorficzna”).
Jakie główne wyzwania technologiczne stoją przed projektowaniem nanorobotów?
Wybór biokompatybilnego materiału, wprowadzenie do organizmu, bezpieczny napęd, czujniki, precyzyjne sterowanie i ukierunkowanie, miniaturowe narzędzia, źródło energii oraz skuteczne usunięcie robota po wykonaniu zadania.
Z czego można budować nanoroboty według zaproponowanych koncepcji?
Konstrukcje hybrydowe mechano-biologiczne, nośniki leków (liposomy, sfery polilaktydowe, przeciwciała, DNA), zmodyfikowane pasożyty lub mikroorganizmy (np. wirusy).
Dlaczego napęd nanorobota jest trudny do opracowania?
W skali nano siły lepkości dominują nad inercją, więc klasyczne mechanizmy ruchu są nieskuteczne; trzeba wykorzystać ruchy chemiczne, gradienty fizykochemiczne lub pola zewnętrzne (magnetyczne, ultradźwięki).
Jakie typy czujników mogłyby być zastosowane w nanorobocie?
Biosensory wykrywające lokalne stężenie pH, tlenu, konkretnych markerów (antygenów, enzymów); sensory chemiczne reagujące na toksyny lub metabolity; detektory pól elektrycznych lub magnetycznych do nawigacji.
W jaki sposób planuje się ukierunkowywać i kontrolować nanoroboty w organizmie?
Zdalnie przez zewnętrzne pole magnetyczne, ultradźwięki lub światło; chemotaksja wobec określonych sygnałów biologicznych (gradienty chemiczne); adresowane ligandy na powłoce nanorobota, które wiążą się z receptorami komórek-celi.
Jak zapewnić bezpieczne usunięcie nanorobota po zakończeniu zadania?
Rozkład materiału na biokompatybilne produkty (np. polilaktyd → kwas mlekowy), połączenia rozpuszczalne (cleavable linkers), wywołanie fagocytozy przez układ odpornościowy, wydalenie przez nerki lub drogi żółciowe.
Jakie mechanizmy napędu nanorobotów wymieniają materiały?
Śruba napędowa (helikalne „śrubki” poruszane polami magnetycznymi), rzęski lub wici (biomimetyczne), pompa elektromagnetyczna (przepompowująca ciecz), napęd odrzutowy (wypychanie małych cząsteczek), napęd membranowy (zmiany kształtu błony).
Jakie źródła zasilania mogą wykorzystywać nanoroboty?
Energia chemiczna (enzymatyczna hydroliza ATP lub glukozy), mikrofale, zmienne pole magnetyczne, indukcja elektromagnetyczna, ultradźwięki (membrana piezoelektryczna).
W jaki sposób nanorobot mógłby reagować na lokalne stężenie substancji?
Czujniki chemiczne sprzężone z napędem umożliwiają pozytywną chemotaksję – ruch w kierunku wyższego stężenia docelowej cząsteczki.
Jakie dodatkowe sensory mogą znaleźć się na nanorobocie?
Sensory spektroskopowe (np. fluorescencyjne reagenty), mikro-kamera z AI lub zdalne sterowanie, przestrzenne echolokacja ultradźwiękami, biologiczne systemy rozpoznania (pasożyty lub przeciwciała monoklonalne jako ligandowe detektory).
W jaki sposób nanorobot może znaleźć i rozpoznać cel w organizmie?
Poprzez ligand-receptor (adresowane przeciwciała), chemiotaksję (gradient markerów), użycie gotowych organizmów (np. bakterie lub wirusy z naturalną tropizmem) lub mikrokamery (wizja mikroświatłem).
Jakie narzędzia manipulacyjne można zamontować na nanorobocie?
Mikroostrza (skalpele), zestawy unieruchomionych enzymów na „ramieniu” robota, laser do cięcia lub fotolizy, zbiornik z lekiem (nanocząstki terapeutyczne), mikrofalowe „działko” do lokalnego podgrzewania lub uwalniania substancji.
