नैनोरोबोटिक्स: Difference between revisions

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सूक्ष्मनलिका के साथ-साथ चलने के लिए किन्सिन नैनोस्केल्स पर प्रोटीन डोमेन गतिकी का उपयोग करता है।
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नैनोइड रोबोटिक्स, या संक्षेप में, नैनोरोबोटिक्स या नैनोबोटिक्स, मशीनों या रोबोटों का निर्माण करने वाली आविर्भावी प्रौद्योगिकी क्षेत्र या शाखाएँ है जिनके पुर्जे या घटक नैनोमीटर (10−9 मीटर) के पैमाने पर या उसके आस-पास होते हैं।[1][2][3] अत्यधिक विशिष्ट रूप से, नैनोरोबोटिक्स (माइक्रोरोबोटिक्स के विपरीत) 0.1 से 10 माइक्रोमीटर के आकार के उपकरणों और नैनोस्केल (अतिसूक्ष्म पैमाना) या आणविक पुर्जों या घटकों के निर्माण के साथ नैनोरोबोट की अभिकल्पना (डिजाइन) और निर्माण के लिए नैनोटेक्नोलॉजी (अतिसूक्ष्म प्रौद्योगिकी) अभियांत्रिकी व्यवस्था को संदर्भित करता है।[4][5] नैनोबोट, नैनोइड, नैनाइट, नैनोमशीन और नैनोमाइट शब्दों का उपयोग वर्तमान में अनुसंधान और विकास के अंतर्गत ऐसे उपकरणों का वर्णन करने के लिए किया गया है।[6][7]

नैनोमशीन बड़े पैमाने पर अधिकांश अनुसंधान और विकास के अवस्था में हैं,[8] परन्तु कुछ प्राथमिक आणविक मशीनों और नैनोमोटर्स का परीक्षण किया गया है। इसका एक उत्तम उदाहरण संवेदक है जिसमें लगभग 1.5 नैनोमीटर का एक स्विच है, जो रासायनिक प्रतिदर्श में विशिष्ट अणुओं की गणना करने में सक्षम होता है। नैनोमशीनों का प्राथमिक उपयोगी अनुप्रयोग नैनोमेडिसिन में हो सकता है। उदाहरण के लिए,[9] जैविक मशीनों का उपयोग कैंसर कोशिकाओं की पहचान करने और उन्हें नष्ट करने के लिए किया जा सकता है।[10][11] पर्यावरण में एक अन्य संभावित अनुप्रयोग विषाक्त रसायनों का पता लगाना और उनकी सांद्रता का मापन है। राइस विश्वविद्यालय ने एक रासायनिक प्रक्रिया द्वारा विकसित एकल-अणु कार का प्रदर्शन किया है और इसमें पहियों के लिए बकमिन्स्टरफुलरीन (बकीबॉल) सम्मिलित हैं। यह पर्यावरण के तापमान को नियंत्रित करने और स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप टिप की स्थिति के द्वारा क्रियान्वित किया जाता है।

एक अन्य परिभाषा[whose?] एक रोबोट है जो नैनोस्केल वस्तुओं के साथ अत्यधिक यथार्थ पारस्परिक प्रभाव की अनुमति प्रदान करता है, या नैनोस्केल विश्लेषण के साथ मैनिपुलेट कर सकता है। इस तरह के उपकरण आणविक मशीनों के रूप में नैनोरोबोट्स के विवरण के बजाय सूक्ष्मदर्शिकी (माइक्रोस्कोपी) या स्कैनिंग प्रोब माइक्रोस्कोपी से अधिक संबंधित होते हैं। सूक्ष्मदर्शिकी परिभाषा का उपयोग करते हुए, यहां तक कि एक परमाण्विक बल सूक्ष्मदर्शी जैसे बड़े उपकरण को नैनोमैनिपुलेशन करने के लिए निर्मित (कॉन्फ़िगर) किए जाने पर नैनोरोबोटिक उपकरण माना जा सकता है। इस दृष्टिकोण के लिए, मैक्रोस्केल रोबोट या माइक्रोरोबोट जो नैनोस्केल यथार्थता के साथ अग्रसारित हो सकते हैं, उन्हें नैनोरोबोट भी माना जा सकता है।

नैनोरोबोटिक्स सिद्धांत

राइबोसोम एक जैविक मशीन है।

रिचर्ड फेनमैन के अनुसार, यह उनके पूर्व स्नातक छात्र और सहयोगी अल्बर्ट हिब्स थे जिन्होंने मूल रूप से उन्हें (लगभग 1959) फेनमैन की सैद्धांतिक सूक्ष्म-मशीनों (जैविक मशीन देखें) के लिए चिकित्सा उपयोग का विचार व्यक्त किया था। हिब्स ने सुझाव दिया कि कुछ जीर्णोद्धार मशीनों को आकार में एक दिन उस बिंदु तक लघुकृत किया जा सकता है, जो सैद्धांतिक रूप में संभव हो (जैसा कि फेनमैन ने कहा) "स्वालो द सर्जन"। इस विचार को फेनमेन के व्यष्टि अध्ययन 1959 के निबंध देयर इज़ प्लेंटी ऑफ़ रूम एट द बॉटम में सम्मिलित किया गया था।[12]चूंकि नैनो-रोबोट आकार में सूक्ष्म होंगे, अतः सूक्ष्म और स्थूल (मैक्रोस्कोपिक) कार्यों को करने के लिए उनमें से बहुत बड़ी संख्या के लिए एक साथ कार्य करना संभवतः आवश्यक[according to whom?] होगा। ये नैनो-रोबोट समूह (स्वार्म्स), जो दोनों (यूटिलिटी फॉग के रूप में) को प्रतिकृत करने में असमर्थ होता हैं और जो प्राकृतिक वातावरण (जैसा कि ग्रे गू और कृत्रिम जीव विज्ञान (सिंथेटिक बायोलॉजी) में होता है) में स्वेच्छापूर्ण प्रतिकृति में सक्षम होती हैं, वे कई काल्पनिक विज्ञान कहानियों में पाए जाते हैं, जैसे कि स्टार ट्रेक में बोर्ग नैनो-प्रोब और द आउटर लिमिट्स एपिसोड "द न्यू ब्रीड"। नैनो-रोबोटिक्स के कुछ समर्थकों ने ग्रे गू परिदृश्यों की प्रतिक्रिया में, जो उन्होंने पहले प्रसारित करने में सहायता प्रदान की थी, यह विचार है कि नैनो-रोबोट एक प्रतिबंधित कारखाने के वातावरण के बाहर प्रतिकृति बनाने में सक्षम होते हैं, एक तथाकथित उत्पादक नैनो तकनीक का एक आवश्यक घटक नहीं बनते हैं, और यह कि स्वप्रतिकरण की प्रक्रिया, यदि इसे कभी विकसित किया गया हो, तो इसे स्वाभाविक रूप से सुरक्षित बनाया जा सकता है। वे आगे दृढ़तापूर्वक दावा करते हैं कि आणविक निर्माण के विकास और उपयोग के लिए उनकी वर्तमान योजनाओं में वास्तव में फ्री-फोर्जिंग रेप्लिकेटर सम्मिलित नहीं हैं।[13][14]

नैनोरोबोटिक्स की एक विस्तृत सैद्धांतिक परिचर्चा, जिसमें संवेदन, बिजली संचार, नेविगेशन, प्रकलन (मैनीपुलेशन), गतिशीलता (लोकोमोशन) और ऑनबोर्ड अभिकलन जैसे विशिष्ट डिजाइन समस्याओं को सम्मिलित किया गया है, को रॉबर्ट फ्रीटास द्वारा नैनोमेडिसिन के चिकित्सा संदर्भ में प्रस्तुत किया गया है।[15][16] इन चर्चाओं में से कुछ[which?] गैर-निर्माण योग्य सामान्यता के स्तर पर बनी हुई हैं और विस्तृत अभियांत्रिकी के स्तर तक नहीं पहुंचती हैं।

वैध और नैतिक निहितार्थों

विवृत प्रौद्योगिकी

विवृत-स्रोत हार्डवेयर और विवृत स्रोत सॉफ्टवेयर के रूप में विवृत डिजाइन प्रौद्योगिकी विधियों का उपयोग करते हुए नैनोबायोटेक विकास पर एक प्रस्ताव के साथ एक दस्तावेज संयुक्त राष्ट्र महासभा को संबोधित किया गया है।[17] संयुक्त राष्ट्र को भेजे गए दस्तावेज़ के अनुसार, जिस तरह विवृत स्त्रोत ने हाल के वर्षों में संगणक पद्धति के विकास को गति दी है, उसी प्रकार के दृष्टिकोण से समाज को बड़े पैमाने पर लाभ होना चाहिए और नैनोरोबोटिक्स के विकास को तीव्रता प्रदान होनी चाहिए। आने वाली पीढ़ियों के लिए नैनो-जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग मानव विरासत के रूप में स्थापित किया जाना चाहिए, और शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए नैतिक प्रथाओं पर आधारित एक विवृत प्रौद्योगिकी के रूप में विकसित किया जाना चाहिए। विवृत प्रौद्योगिकी को इस तरह के उद्देश्य के लिए एक मौलिक कुंजी के रूप में वर्णित किया गया है।

नैनोरोबोट प्रगति

जिस तरह प्रौद्योगिकी अनुसंधान और विकास ने अंतरिक्ष प्रगति और परमाणु हथियारों प्रगति को आगे बढ़ाया, उसी प्रकार से नैनोरोबोट्स के लिए एक रेस हो रही है।[18][19][20][21][22] आविर्भावी तकनीकों में नैनोरोबोट्स को सम्मिलित करने के लिए अत्यधिक आधार हैं।[23] कुछ कारण हैं कि बड़ी संस्था, जैसे कि सामान्य विद्युतीय, हेवलेट पैकर्ड, सिनोप्सिस, नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन और सीमेंस हाल ही में नैनोरोबोट्स के विकास और अनुसंधान में कार्य कर रहे हैं;[24][25][26][27][28] सर्जन सामान्य चिकित्सा प्रक्रियाओं के लिए नैनोरोबोट्स को लागू करने की विधियों का प्रस्ताव करना आरम्भ करने हेतु सम्मिलित हो रहे हैं;[29] विश्वविद्यालयों और अनुसंधान संस्थानों को सरकारी एजेंसियों द्वारा चिकित्सा के लिए नैनो उपकरणों के विकास के लिए $2 बिलियन से अधिक की धनराशि प्रदान की गई थी;[30][31] बैंकर भविष्य के नैनोरोबोट व्यावसायीकरण पर पहले से अधिकार और रॉयल्टी प्राप्त करने के इरादे से रणनीतिक रूप से निवेश कर रहे हैं।[32] नैनोरोबोट मुकदमेबाजी के कुछ पहलू और एकाधिकार से जुड़े संबंधित मुद्दे पहले ही सामने आ चुके हैं।[33][34][35] हाल ही में नैनोरोबोट्स पर बड़ी संख्या में पेटेंट प्रदान किए गए हैं, जो ज्यादातर पेटेंट एजेंटों, पेटेंट पोर्टफोलियो के निर्माण में विशेषज्ञता वाली कंपनियों और वकीलों के लिए किए गए हैं। पेटेंट की एक लंबी श्रृंखला और अंततः अभियोगों के पश्चात, उदाहरण के लिए रेडियो का आविष्कार, या धाराओं का युद्ध देखें, प्रौद्योगिकी के आविर्भावी क्षेत्र एकाधिकार बन जाते हैं, जिस पर सामान्यतः बड़ी संस्थाओं का प्रभुत्व होता है।[36]

विनिर्माण दृष्टिकोण

आणविक घटकों या घटकों से समन्वायोजित की गई नैनो मशीनों का निर्माण एक बहुत ही चुनौतीपूर्ण कार्य है। कठिनाई के स्तर के कारण, कई अभियांत्रिक और वैज्ञानिक विकास के इस नए क्षेत्र में सफलता प्राप्त करने के लिए बहु-विषयक दृष्टिकोणों में सहयोग से कार्य निरंतर करते रहते है। इस प्रकार, यह अत्यन्त बोधगम्य है कि नैनोरोबोट्स के निर्माण के लिए वर्तमान में लागू निम्नलिखित विशिष्ट तकनीकों का महत्व क्या है:

बायोचिप

Main article: बायोचिप

नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स, फोटोलिथोग्राफी, और नए जैव-वस्तुओं (बायोमैटेरियल) का संयुक्त उपयोग सर्जिकल उपकरण, निदान और औषधि वितरण जैसे सामान्य चिकित्सीय उपयोगों के लिए नैनोरोबोट्स के निर्माण के लिए एक संभावित दृष्टिकोण प्रदान करता है।।[37][38][39] नैनो तकनीक के पैमाने पर निर्माण के लिए यह विधि 2008 से इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में उपयोग में है।[40] इसलिए, क्रियात्मक नैनोरोबोट्स को नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के रूप में एकीकृत किया जाना चाहिए, जो टेली-ऑपरेशन और चिकित्सा उपकरण के लिए उन्नत क्षमताओं की अनुमति प्रदान करता है।[41][42]

न्युबोट्स

Main article: डीएनए यंत्र

न्यूक्लिक एसिड रोबोट (न्यूबॉट) नैनोस्केल पर एक कार्बनिक आणविक मशीन है।[43] डीएनए संरचना 2D और 3D नैनोमेकेनिकल उपकरणों को एकत्रित करने के लिए साधन प्रदान कर सकती है। डीएनए आधारित मशीनों को छोटे अणुओं, प्रोटीनों और डीएनए के अन्य अणुओं का उपयोग करके सक्रिय किया जा सकता है।[44][45][46] डीएनए सामग्री पर आधारित जैविक परिपथ गेट्स को लक्षित स्वास्थ्य समस्याओं के लिए इन-विट्रो औषधि वितरण की अनुमति देने के लिए आणविक मशीनों के रूप में अभियांत्रिक किया गया है।[47] इस तरह की सामग्री आधारित प्रणालियाँ स्मार्ट बायोमैटेरियल ड्रग प्रणाली वितरण के सबसे निकट से काम करेंगी,[48] जबकि ऐसे अभियांत्रिक प्रोटोटाइप के विवो टेलीऑपरेशन में स्पष्ट अनुमति प्रदान नहीं करता हैं।

सरफेस-बाउंड प्रणाली

कई रिपोर्टों ने भूतल पर सिंथेटिक आणविक मोटरों के संबद्धता का प्रदर्शन किया है।[49][50] मैक्रोस्कोपिक सामग्री की सतह तक सीमित होने पर इन प्राथमिक नैनोमशीनों को मशीन जैसी गति से गुजरता हुआ दिखाया गया है। पृष्ठीय निबंधित मोटरों (सरफेस एंकर्ड मोटर्स) का संभावित रूप से एक वाहक पट्टी (कन्वेयर बेल्ट) की भाँति सतह पर नैनोस्केल सामग्री को स्थानांतरित करने और स्थिति में लाने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

स्थितीय नैनोअसेंबली

नैनोफैक्टरी सहयोग,[51] 2000 में रॉबर्ट फ्रीटास और राल्फ मर्कल द्वारा स्थापित और 10 संगठनों और 4 देशों के 23 शोधकर्ताओं को सम्मिलित करते हुए, एक क्रियात्मक अनुसंधान एजेंडा विकसित करने पर ध्यान केंद्रित करता है[52] विशेष रूप से स्थिति-नियंत्रित हीरा यांत्रिकी संश्लेषण और एक हीरायुक्त नैनोफैक्ट्री विकसित करने के उद्देश्य से, जिसमें हीरेओड चिकित्सा नैनोरोबोट्स के निर्माण की क्षमता होगी।

जैवसंकर (बायोहाइब्रिड)

See also: बायोहाइब्रिड माइक्रोस्वीम्मर

जैव-संकर प्रणाली का आविर्भावी क्षेत्र जैव चिकित्सा (बायोमेडिकल) या रोबोट अनुप्रयोगों के लिए जैविक और सिंथेटिक संरचनात्मक तत्वों को संघटित करता है। बायो-नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली (बायोएनईएमएस) के संघटक तत्व नैनोस्केल आकार के होते हैं, उदाहरण के लिए डीएनए, प्रोटीन या नैनोस्ट्रक्चर्ड यांत्रिक घटक। थिओल-ईन ई-बीम प्रतिरोध नैनोस्केल सुविधाओं के प्रत्यक्ष लेखन की अनुमति देता है, इसके पश्चात जैव-अणुओं के साथ स्वाभाविक रूप से प्रतिक्रियाशील प्रतिरोध सतह का कार्यात्मककरण होता है।[53] अन्य तरीकों में चुंबकीय कणों से जुड़ी एक जैवनिम्नीकरणीय (बायोडिग्रेडेबल) सामग्री का उपयोग किया जाता है जो उन्हें शरीर के चारों ओर निर्देशित करने की अनुमति प्रदान करते है।[54]

जीवाणु आधारित

See also: जीवाण्विक गतिशीलता

यह दृष्टिकोण जैविक सूक्ष्मजीवों के उपयोग का प्रस्ताव करता है, जैसे बैक्टीरियम इशरीकिया कोली[55] और साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम।[56] इस प्रकार मॉडल प्रणोदन उद्देश्यों के लिए एक कशाभिका का उपयोग करता है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सामान्य रूप से इस तरह के जैविक एकीकृत उपकरण की गति को नियंत्रित करते हैं।[57] नेब्रास्का विश्वविद्यालय के रसायनज्ञों ने एक जीवाणु को एक सिलिकॉन कंप्यूटर चिप में मिला कर एक आर्द्रता नापने का यंत्र बनाया है।[58]

विषाणु-आधारित

रेट्रोविषाणु को कोशिकाओं से जुड़ने और डीएनए को बदलने के लिए पुनः प्रशिक्षित किया जा सकता है। वे वेक्टर में आनुवंशिक पैकेजिंग देने के लिए रिवर्स प्रतिलेखन नामक प्रक्रिया से गुजरते हैं।[59] सामान्यतः, ये उपकरण कैप्सिड और डिलीवरी प्रणाली के लिए विषाणु के पोल-गैग जीन होते हैं। इस प्रक्रिया को रेट्रोवायरल जीन रोगोपचार (थेरेपी) कहा जाता है, जिसमें वायरल वैक्टर के उपयोग द्वारा सेलुलर डीएनए को पुनः अभियंत करने की क्षमता होती है।[60] यह दृष्टिकोण रेट्रोवायरल, एडेनोवायरल, और लेंटिवायरल जीन डिलीवरी प्रणाली के रूप में सामने आया है।[61][62] इन जीन रोगोपचार वैक्टर का उपयोग बिल्लियों में आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव (जीएमओ) में जीन प्रेषित करने के लिए किया जाता है, जिससे यह लक्षण प्रदर्शित होता है।[63]

3D प्रिंटिंग

Main article: 3D प्रिंटिंग

3D प्रिंटिंग वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा योगात्मक विनिर्माण की विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से एक त्रि-विमीय संरचना का निर्माण किया जाता है। नैनोस्केल 3D प्रिंटिंग में एक ही तरह की कई प्रक्रियाएं सम्मिलित हैं, जो बहुत छोटे पैमाने पर सम्मिलित हैं। 5-400 माइक्रोमीटर पैमानें में एक संरचना को प्रिंट करने के लिए, 3D प्रिंटिंग मशीन की यथार्थता में अत्यधिक सुधार करने की आवश्यकता है। 3D प्रिंटिंग और लेजर निक्षारित प्लेट पद्धति का उपयोग करते हुए 3D प्रिंटिंग की एक दो-चरणीय प्रक्रिया को एक सुधार तकनीक के रूप में सम्मिलित किया गया था।[64] नैनोस्केल पर अधिक सटीक होने के लिए, 3D प्रिंटिंग प्रक्रिया एक लेजर निक्षारण मशीन का उपयोग करती है, जो प्रत्येक प्लेट में नैनोरोबोट्स के खंडों के लिए आवश्यक डिटेल्स को निक्षारित है। फिर प्लेट को 3D प्रिंटर में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जो वांछित नैनोपार्टिकल के साथ निक्षारित गए क्षेत्रों को भर देता है। 3D प्रिंटिंग की प्रक्रिया तब तक दोहराई जाती है जब तक कि नीचे से ऊपर की ओर नैनोरोबोट का निर्माण नहीं हो जाता।

3D प्रिंटिंग की इस प्रक्रिया के कई फायदे हैं। सबसे पहले, यह प्रिंटिंग प्रक्रिया की समग्र यथार्थता को बढ़ाता है।[citation needed] दूसरा, इसमें नैनोरोबोट के कार्यात्मक खंड बनाने की क्षमता है।[64] 3D प्रिंटर एक तरल राल का उपयोग करता है, जो एक केंद्रित लेजर बीम द्वारा सटीक रूप से सही स्थानों पर कठोर होता है। लेज़र बीम का केंद्र बिंदु जंगम दर्पणों द्वारा राल के माध्यम से निर्देशित होता है और पीछे कुछ सौ नैनोमीटर चौड़ी ठोस बहुलक की एक दृढ़ीकृत रेखा छोड़ जाती है। यह उत्कृष्ट विश्लेषण रेत के एक कण के रूप में जटिल रूप से संरचित मूर्तियों के निर्माण को सक्षम बनाता है। यह प्रक्रिया प्रकाशसक्रिय रेजिन का उपयोग करके होती है, जो संरचना बनाने के लिए लेजर द्वारा बेहद छोटे पैमाने पर कठोर होती है। नैनोस्केल 3D प्रिंटिंग मानकों के हिसाब से यह प्रक्रिया तेज है। मल्टीफोटोन फोटोपॉलीमराइजेशन में उपयोग होने वाली 3D माइक्रो-फैब्रिकेशन तकनीक से अति-लघु अभिलक्षण बनाए जा सकते हैं। यह दृष्टिकोण जेल के एक ब्लॉक में वांछित 3D वस्तु का पता लगाने के लिए एक केंद्रित लेजर का उपयोग करता है। फोटो उत्तेजना की गैर-रैखिक प्रकृति के कारण, जेल केवल उन स्थानों पर ही ठोस अवस्था में ठीक हो जाता है जहां लेजर को केंद्रित किया गया था जबकि शेष जेल को प्रक्षालित किया जाता है। 100 nm से कम के फीचर आकार आसानी से उत्पादित होते हैं, साथ ही जटिल संरचनाएं प्रगामी और अंत:पाश (इंटरलॉक) किए गए घटकों के साथ होती हैं।[65]

नैनोरोबोट डिजाइन करने में चुनौतियां

ऐसी कई चुनौतियाँ और समस्याएँ हैं जिनका समाधान अस्थावर घटकों के साथ नैनोस्केल मशीनों को डिजाइन और निर्माण करते समय किया जाना चाहिए। सबसे स्पष्ट एक बहुत ही बढ़िया उपकरण और हेरफेर तकनीक विकसित करने की आवश्यकता है जो व्यक्तिगत नैनोस्ट्रक्चर को संचालन उपकरण में उच्च परिशुद्धता के साथ जोड़ने में सक्षम हो। कम स्पष्ट चुनौती नैनोस्केल पर आसंजन और घर्षण की विशिष्टताओं से संबंधित है। प्रगामी घटकों के साथ मैक्रोस्कोपिक डिवाइस के मौजूदा डिज़ाइन को लेना असंभव है और इसे केवल नैनोस्केल तक कम कर दें। नैनोस्ट्रक्चर की उच्च सतही ऊर्जा के कारण ऐसा दृष्टिकोण कार्य नहीं करेगा, जिसका अर्थ है कि सभी संपर्क वाले घटक ऊर्जा न्यूनीकरण सिद्धांत का पालन करते हुए एक साथ रहेंगे। घटकों के बीच आसंजन और स्थिर घर्षण सामग्री की क्षमता को सरलता से अतिक्रमाणित किया जा सकता है, अतः घटकों को एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित करने से पहले ही तोड़ दिया जाएगा। यह न्यूनतम संपर्क क्षेत्र [[66]] के साथ प्रगामी संरचनाओं को डिजाइन करने की आवश्यकता की ओर ले जाता है।

नैनोरोबोट्स के तेजी से विकास के बावजूद, अधिकांश नैनोरोबोट्स को औषधि वितरण उद्देश्यों के लिए डिज़ाइन किया गया है, "अभी भी उनके व्यावसायीकरण और नैदानिक अनुप्रयोगों को प्राप्त करने के लिए एक लंबा रास्ता तय करना है।"[67][68]

संभावित उपयोग

See also: नैनोटेक्नोलॉजी के अनुप्रयोग

नैनोमेडिसिन

Main article: नैनोमेडिसिन

चिकित्सा में नैनोरोबोटिक्स के संभावित उपयोगों में प्रारंभिक निदान और कैंसर के लिए लक्षित औषधि-वितरण,[69][70][71] जैव चिकित्सा उपकरण,[72] सर्जरी,[73][74] फार्माकोकाइनेटिक्स,[10] मधुमेह की निगरानी,[75][76][77] और स्वास्थ्य देखभाल सम्मिलित हैं।

इस तरह की योजनाओं में, भविष्य की चिकित्सा नैनो तकनीक से उम्मीद की जाती है कि रोगी को सेलुलर स्तर पर कार्य करने के लिए नैनोरोबोट्स को इंजेक्ट किया जाएगा। चिकित्सा में उपयोग के लिए अभिप्रेत ऐसे नैनोरोबोट गैर-प्रतिकृति होने चाहिए, क्योंकि प्रतिकृति अनावश्यक रूप से डिवाइस की जटिलता को बढ़ाएगी, विश्वसनीयता कम करेगी और चिकित्सा मिशन में हस्तक्षेप करेगी।

फार्मास्युटिकल औषधिओं के वितरण को अनुकूलित करने के लिए अनुकूलित साधन विकसित करने के लिए अतिसूक्ष्म प्रौद्योगिकी नई तकनीकों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करती है। आज, कीमोथेरपी जैसे उपचारों के हानिकारक दुष्प्रभाव सामान्यतः औषधि वितरण विधियों का परिणाम होते हैं जो उनके इच्छित लक्ष्य कोशिकाओं को सटीक रूप से इंगित नहीं करते हैं।[78] हालांकि, हार्वर्ड और एमआईटी के शोधकर्ता, नैनोकणों के व्यास में लगभग 10 एनएम मापने वाले विशेष आरएनए किस्में संलग्न करने में सक्षम हैं, उन्हें कीमोरोगोपचार औषधि से भरते हैं। ये आरएनए स्ट्रैंड्स कैंसर कोशिकाओं की ओर आकर्षित होते हैं। जब नैनोकण एक कैंसर कोशिका का सामना करता है, तो वह उसका पालन करता है, और दवा को कैंसर कोशिका में स्रावित करता है।[79] औषधि वितरण की इस निर्देशित पद्धति में नकारात्मक प्रभावों से बचने के साथ-साथ कैंसर रोगियों के रोगोपचार की अत्यन्त संभावनाएं हैं (सामान्यतः अनुचित औषधि वितरण से जुड़ा हुआ है)।[78][80] जीवित जीवों में सक्रिय नैनोमोटर्स का पहला प्रदर्शन 2014 में सैन डिएगो के कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में किया गया था।[81] एमआरआई-निर्देशित नैनोकैप्सूल नैनोरोबोट्स के लिए एक संभावित पूर्ववर्ती हैं।[82]

नैनोरोबोट्स का एक अन्य उपयोगी अनुप्रयोग श्वेत रक्त कोशिकाओं के साथ-साथ ऊतक कोशिकाओं की जीर्णोद्धार में सहायता कर रहा है।[83] प्रभावित क्षेत्र में भड़काऊ कोशिकाओं या श्वेत रक्त कोशिकाओं (जिसमें न्यूट्रोफिल ग्रैनुलोसाइट, लिम्फोसाइट्स, मोनोसाइट्स और मस्तूल कोशिकाएं सम्मिलित हैं) को भर्ती करना, चोट के लिए ऊतकों की पहली प्रतिक्रिया है।[84] अपने छोटे आकार के कारण, नैनोरोबोट रक्त वाहिकाओं की सतहों के माध्यम से अपना रास्ता खोजना और क्षतिग्रस्त जगह पर पहुंचने के लिए स्वयं को नियुक्त की गई श्वेत कोशिकाओं की सतह से जोड़ सकते हैं, जहां वे ऊतक की उपचार प्रक्रिया में सहायता कर सकते हैं। रिकवरी में तेजी लाने के लिए कुछ पदार्थों का उपयोग संभवतः किया जा सकता है।

इस क्रियाविधि के पीछे का विज्ञान अत्यन्त जटिल है। रक्त एंडोथेलियम के माध्यम से कोशिकाओं का मार्ग, एक प्रक्रिया जिसे ट्रांसमाइग्रेशन के रूप में जाना जाता है, एक तंत्र है जिसमें कोशिका की सतह के रिसेप्टर्स को आसंजन अणुओं, सक्रिय बल परिश्रम और शिराओं की सतह के फैलाव और माइग्रेटिंग कोशिकाओं के भौतिक विरूपण से जुड़ा हुआ है। माईग्रेटिंग उत्तेजक कोशिकाओं के साथ खुद को जोड़कर, रोबोट वास्तव में रक्त वाहिकाओं के पार "प्रवाह में बाधा" डाल सकते हैं, अपने स्वयं के एक जटिल स्थानान्तरण तंत्र की आवश्यकता को उपमार्गित कर सकते हैं।[83]

2016 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका में, खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) आकार के आधार पर नैनो प्रौद्योगिकी को नियंत्रित करता है।[85]

नैनोकम्पोज़िट कण जिन्हें दूर से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा नियंत्रित किया जाता है, को भी विकसित किया गया था।[86] नैनोरोबोट्स की यह श्रृंखला जो अब गिनीज वर्ल्ड रिकॉर्ड्स में सूचीबद्ध है,[86] का उपयोग जैविक कोशिकाओं के साथ बातचीत करने के लिए किया जा सकता है।[87] वैज्ञानिकों का सुझाव है कि इस तकनीक का उपयोग कैंसर के रोगोपचार के लिए किया जा सकता है।[88]

सांस्कृतिक संदर्भ

नैनाइट्स टीवी कार्यक्रम मिस्ट्री साइंस थियेटर 3000 के पात्र हैं। वे स्व-प्रतिकृति, जैव-अभियांत्रिक जीव हैं जो जहाज पर कार्य करते हैं और एसओएल के कंप्यूटर प्रणाली में रहते हैं। उन्होंने सीजन 8 में अपनी पहली उपस्थिति दर्ज की। नेटफ्लिक्स श्रृंखला "ट्रैवलर्स" में कई एपिसोड में नैनाइट्स का उपयोग किया जाता है। उन्हें प्रोग्राम किया जाता है और जीर्णोद्धार करने के लिए घायल लोगों में इंजेक्शन लगाया जाता है। सीज़न 1 में पहली उपस्थिति

डेस्टिनी के लिए राइज़ ऑफ़ आयरन 2016 विस्तार में नैनाइट्स भी सम्मिलित हैं, जिसमें एसआईवीए, एक स्व-प्रतिकृति नैनो तकनीक का उपयोग एक हथियार के रूप में किया जाता है।

नैनाइट्स (अधिक बार नैनोमशीनों्स के रूप में संदर्भित) को अक्सर कोनामी की "मेटल गियर" श्रृंखला में संदर्भित किया जाता है जिसका उपयोग क्षमताओं और शरीर के कार्यों को बढ़ाने और विनियमित करने के लिए किया जाता है।

स्टार ट्रेक फ़्रैंचाइज़ी टीवी कार्यक्रम में नैनाइट्स एक महत्वपूर्ण प्लॉट डिवाइस की भूमिका निभाते हैं। द नेक्स्ट जनरेशन के तीसरे सीज़न में "इवोल्यूशन" से आरम्भ होकर, बोर्ग नैनोप्रोब्स बोर्ग साइबरनेटिक प्रणाली को बनाए रखने के साथ-साथ एक बोर्ग के जैविक घटकों को नुकसान की जीर्णोद्धार करने का कार्य करता है। वे जरूरत पड़ने पर एक बोर्ग के अंदर नई तकनीक उत्पन्न करते हैं, साथ ही उन्हें कई तरह की बीमारी से बचाते हैं।

वीडियो गेम ड्यूस एक्स में नैनाइट्स एक भूमिका निभाते हैं, जो नैनो-ऑग्मेंटेशन तकनीक का आधार है, जो संवर्धित लोगों को अतिमानवी क्षमता प्रदान करता है।

नैनाइट्स का उल्लेख नील शस्टरमैन द्वारा आर्क ऑफ ए स्किथे पुस्तक श्रृंखला में भी किया गया है और इसका उपयोग सभी गैर-घातक चोटों को ठीक करने, शारीरिक कार्यों को विनियमित करने और दर्द को अत्यन्त कम करने के लिए किया जाता है।

नैनाइट्स स्टारगेट एसजी1 और स्टारगेट अटलांटिस का भी एक अभिन्न घटक हैं, जहां ग्रे गू परिदृश्यों को चित्रित किया गया है।

यह भी देखें

संदर्भ

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अग्रिम पठन

बाहरी संबंध

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