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纳米机器人:小个头有大作为

2016-07-14 12:01
瑾年Invader
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  未来人类的体内医生

  想像一下,当你感冒时,不用再打针吃药,医生只需在你血液里植入纳米机器人,机器人在体内探测出病毒源头,并到达病毒所在处“消灭”它……

  “这并非天方夜谭。让纳米机器人进入人体进行血管探测、去除癌变细胞、进行定点给药,一直是科学家们研究的重点。”王化平指出,现在,有许多病情是外科医生用手术刀解决不了的,比如病源可能仅仅是一个病变细胞,此时,外科医生的手术刀根本派不上用场,用药物治疗又会对患者的整个身体产生损伤,纳米机器人“医生”便有了用武之地。

  按照科学家的设想,医生只需将载有数以万计的纳米机器人的药液注入病人的血管,有导航作用的纳米机器人会沿路线到达指定位置,然后开展手术作业,完成治疗后,再沿着人体的消化道排出体外。“这种治疗对人体没有损伤,没有传统手术后的疤痕,副作用很小。若能实现,将是医学史上里程碑式的巨作。”王化平评价。

  梦想并非遥不可及。美国科学家研制的纳米蜘蛛机器人,实验证明可以找到并杀死癌细胞;我国中科院沈阳自动化研究所研制的微纳米操作机器人系统,可在纳米尺度上切割细胞染色体;我国重庆某研究所研制的“OMOM胶囊内镜系统”,可以钻进人的肚子,把人体内的图像传到电脑屏幕上……

“OMOM胶囊内镜系统”

  但迄今为止,纳米机器人技术依然停留在研发试验阶段,一些技术障碍还有破待解。“阻碍主要在于纳米机器人进入人体后的运动控制,具体来讲包括‘导航’、‘驱动’和‘运动规划’。”王化平指出,由于纳米机器人体积很小,难以集成视觉系统、实时信息回传系统和驱动系统,所以难以让操作人员获取实时的导航反馈信息。同样,难以集成长期工作的驱动单元,现阶段的纳米机器人主要依靠自驱动原理,即通过人体内部体液参与的化学反应等来提供机器人在人体内部运动所需的能量和驱动力。最后,由于人体内部构造复杂,在血管内的纳米机器人受到血液阻力等影响,同时缺乏实时反馈信息,运动规划也不容易实现。

美“纳米机器人”编程后能关闭致病蛋白质

  尽管如此,许多工程师、科学家和医生都认为,未来几年内,纳米机器人将会带来一场医学革命,“体内医生”将在抗癌、去除血块、清洁伤口、治疗痛风、粉碎结石等方面释放出巨大的潜力。

  当然,纳米机器人在生物医学领域的价值并不仅仅体现为终结疾病。科学家已在探索如何将其运用在人类生理机能的提升方面。纳米技术的前驱罗伯特·弗雷塔斯设计出一款纳米机器人,它可以携带90亿个氧分子与二氧化碳分子,为一般红血球携带量的200倍,这一发明,使得人类在跑步时,得以全力冲刺15分钟而并不感到疲惫。就像肌肉组织被纳米机器人拆分并重组,以提供人类超强耐力一样,在微观层面上,近视与牙齿也可以得到矫正与改善。

  谷歌未来学家科兹威尔则提出了更加大胆的设想。他说,到2030年,纳米机器人将可以借助无创的方式进入人类大脑,与我们的新皮质相连,就像云计算一样,这样一来,人类将变得更聪明、更幽默。此外,纳米机器人还可以充当免疫系统,纠正DNA错误、逆转衰老过程,甚至使人类实现永生。

  “这些想法听起来很疯狂,但事实上,无数科研人员正奋战在实验室里,纳米机器人成为‘体内医生’指日可待。”王化平说。

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