نانوفناوري، نانوروبات‌ها، پزشكي
پزشكي را تصور كنيد كه مي‌خواهد بيماري درمان را علاج كند. بجاي اينكه به بيمار قرص يا تزريقي انجام دهد، شما را به مركزي مي‌فرستد كه روبات كوچكي را در رگ شما وارد مي‌كند. روبات علت بيماري شما را آشكار مي‌كند، در بدن حركت مي‌كند و امكان ترميم يا برطرف كردن علت را مستقيماً فراهم مي‌كند.
شگفت اينكه، زياد از اين ايده دور نيستيم. نانوروبات‌ها و تيم‌هاي مهندسي از سراسر دنيا روي طرحي كار مي‌كنند روبات‌ها مي‌توانند از هموفيلا تا سرطان را معالجه كنند.
حتماً مي‌توانيد تصور كنيد كه مهندسين با چه چالش‌هايي روبرو هستند. نانوروبات‌ها بايد كوچك و فرز باشند تا بتوانند در سيستم چرخشي بدن كه شبكه‌هاي پيچيده‌ي رگ و ميرگ دارند حركت كنند. روبات بايد توان حمل ابزارهاي مينياتور را داشته باشد. با فرض اينكه روبات‌ها نبايد بريا هميشه در بدن بيمار بمانند، بايد بتوانند به طريقي از بدن خارج شوند.
دراين مطلب نانوروبات‌ها را بررسي مي‌كنيم كه به چه روش‌هايي مي‌توانيم آنها را هدايت كنيم. تيم‌هاي اجرايي بايد فراتر از فنون كنوني و استفاده از نظرات و ايده‌هاي نظريه‌پردازان بخصوص در مورد آينده اين راه را هموار كنند. تقريباً مشخص شده كه نانوروبات‌ها مي‌توانند بيماري‌ها و شرايط خاص را درمان كنند. پزشكان و مهندسين براين باورند كه وقتي اندازه‌ي اين نانو روبات‌ها در حدي باشد كه بتوانند ابزار و لوازم دارويي و درماني را را با خود حمل كنند، اين روش بسيار مفيدتر از روش‌هاي سنتي مي‌تواند باشد. مثلاً پزشك ممكن است آنتي‌بيوتيك قوي به بيمار تجويز كند تا سيستم ايمني بدن را تقويت كند. آنتي‌بيوتيك وقتي در بدن حل مي‌شود در رگ‌ها بدون سفر خودش را آغاز مي‌كند و به نقاط عفوني مي‌رسد. با اين حال نانوروبات (ها)، مي‌توانند مستقيماً به محل عفونت بروند و ذر كمي از دارو را تزريق كنند. بيمار درد كمتري از اثرات جانبي دارو حس خواهد كرد.
|
مهندسين و دانشمندان متعددي معتقدند كه نانوروبات‌ها كاربردهاي نامحدودي دارند. از جمله:
|
|
درمان تنگي رگ: تنگي رگ‌ها به شرايطي برمي‌گردد كه پلاك‌ها در طول ديواره رگ‌ها ساخته شوند. نانوروبات‌ها مي‌توانند بطور مؤثري آنها را برطرف كرده و مشكل را حل كنند تا خون براحتي از رگ عبور كند (شكل).
|
|
شكستن لَخته خون: لخته خون‌ها موجب رفتارهاي پيچيده‌اي در عضلات مي‌شوند و سبب از بين رفتن عضلات خواهند شد. نانوروبات‌ها مي‌توانند در رگ‌ها حركت كرده و آنها را از بين ببرند. اين كاربرد يكي از خطرنا‌ك‌ترين استفاده‌هاي نانوروبات‌هاست. روبات بايد بتواند بدون كمترين خللي و كوچك‌ترين بازمانده اي از لخته خون آن را از بين ببرد. لخته خون‌هايي كه از محل برداشته يا شكسته مي‌شوند بايد از بدن خارج شوند تا در محل ديگري ايجاد سد نكنند. روبات‌ها بايد آنقدر كوچك باشند كه خودشان مانعي براي جريان خون نباشند.
|
|
مبارزه با سرطان: پزشكان اميدوارند از نانوروبات‌ها براي درمان قطعي سرطان استفاده كنند. روبات‌ها يا بايد با استفاده از ليزر، امواج فراصوت و ميكروموج‌ها به تومور‌ها حمله كنند و يا شيمي‌درماني را براي رساندن مواد لازم به محل سرطاني راحت‌تر كنند. پزشكان معتقدند مقدار كم ولي مؤثر دارو آنهم فقط براي محل سرطاني، اثرات جانبي داروهاي مورد استفاده كنوني را بدون از دست دادن تأثير دارو در درمان سرطان بسيار مؤثر است.
|
|
كمك به لَختي بدن: يكي از انواع خاص نانوروبات‌ها، كلاتوسيت يا پلاكت مصنوعي نام گرفته است. پلاكت‌مصنوعي بافت كوچكي را حمل مي‌كند كه در غشا سلولي كه در تماس با پلاسماي خون است، حل مي‌شود. رابرت فريتاس، كسي كه پلاكت مصنوعي را طراحي كرده برآن است كه لخته بايد 1000 بار سريع‌تر از مكانسيم لخته شدن خون در بدن باشد. پزشكان از پلاكت مصنوعي براي درمان هموفيلا و يا بيماراني كه زخم‌هاي عميق‌دارند استفاده مي‌كنند.
|
|
برداشتن انگل: نانوروبات‌ها مي توانند با باكتري‌ها و ارگانيسم‌هاي انگلي ميكرو نبرد داشته باشند! براي اينكار شايد چند نانوروبات لازم باشد تا باهم انگل‌ها را از بين ببرند.
|
|
نقرس: نقرس وضعيتي است كه كليه نمي‌تواند چربي‌ها را از خون جدا كند. پسماند چربي گاهي بصورت نقاط كوچكي بلور تشكيل مي‌دهند و بهم مي‌چسبند. عده‌اي كه دچار اين مساله مي‌شوند درد زيادي را از اين اتصال بلورهاي تشكيل شده بايد تحمل كنند. نانو روبات مي‌تواند آنها را شكسته و جدا كند كه ديگر نتوانند بهم متصل شوند.
|
|
شكستن سنگ كليه: سنگ‌هاي كليه بسيار پردرد هستند. بخصوص اگر بزرگ هم باشند و امكان دفعش نباشد. پزشكان آنها با موج فراصوت مي‌شكنند ولي روش مؤثري نيست. نانوروبات مي‌تواند با ليزرهاي كوچك آنها بشكند.
|
|
تميز كردن زخم‌ها: نانوروبات‌ها مي‌توانند بازمانده زخم‌ها را تميز كنند. در زخم‌هاي عميق كه مشكل‌تر هم هست، اينكار ساد‌ه‌تر انجام خواهد شد.
|
دانشمندان سه مسأله براي حركت روبات‌ها در بدن را بايد در نظر بگيرند: ناوبري، شارژ، نوع حركت در رگ‌ها. متخصصين نانو درحال بررسي هر كدام از اين روش‌ها هستند كه چه نقاط مثبت چه نقاط منفي دارند. بيشتر گزينه‌ها به دو دسته تقسيم مي‌شوند:سيستم‌هاي داخلي و خارجي.
سيستم‌هاي ناوبري خارجي بايد از روش‌هاي مختلف هدايت نانوروبات‌ها به محل درست استفاده كنند. يكي از اين روش‌ها سيگنال‌هاي فراصوتي است. محل نانو روبات‌ها را تشخيص داده و به محل درست هدايت مي‌كنند. پزشكان سيگنال را به داخل بدن مي‌فرستند. سيگنال‌ها از بدن مي‌گذرند، و از روبات‌ها سيگنال را دوباره دريافت مي‌كنند. اين مسير دوطرفه است. نانوروبات‌ها پالس‌هاي فراصوتي گسيل مي‌كنند كه پزشكان مي‌توانند با استفاده از سنسور‌هاي فراصوت امواج را دريافت كنند. پزشكان مي‌توانند مسير نانوروبات‌ها را دنبال كرده و به جايي مي‌خواهند هدايت كنند.
 |
با استفاده از MRI پزشكان مي‌توانند محل و مسير نانوروبات را مشخص كنند زيرا ميدان‌مغناطيسي‌اش را مي‌توانند آشكارسازي كنند. پزشكان و مهندسين دانشگاه مونترال كانادا اين روش را امتحان كردند. آنها از يك خوك براي اين آزمايش استفاده كردند كه يك ذره مغناطيسي وارد عروق شد. هدايت اين ذره با نرم افزار دستگاه MRI بود. چون بيشتر بيمارستان‌ها اين دستگاه را دارند، اين روش امكان‌پذير و در دسترس است. و نيازي نيست هزينه‌ي دوباره‌اي براي خريد فناورهاي‌هاي جديد و آزموده شده نيست.
پزشكان يك روش ديگر را هم مي‌توانند آزمايش كنند. تزريق ماده راديواكتيو به رگ. با فلوئورسكوپ يا ابزار مشابه مي‌توانند نانوروبات را رديابي كنند. تصاوير پيچيده سه بعدي محل حضورشان را نشان مي‌دهد.
|
روش‌هايي كه در ذهن دانشمندان هست، پرتو ايكس، راديويي يا گرما محدوديت‌هايي دارند و آينده شايد تعيين كننده‌ي راه‌هاي نويني غير از اين روش‌هاي مورد بررسي باشد. زيرا يا تأثير منفي ممكن است داشته باشند يا تأثير كم و البته مشكلات خاص خود را دارند.
سيستم‌هاي داخلي يا آنبورد، مي‌توانند نقش اساسي در ناوبري نانوروبات‌ها داشته باشند. نانوروبات‌ها با سنسور‌هاي شيميايي مي‌توانند مسير و محل را آشكارسازي كنند. سنسور طيف‌سنجي كار نمونه برداري را انجام دهد، آناليز كند و مسير درست دارو را مشخص كند.
به مرجله عمل رساندن اين طرح‌ها سخت‌تر از تصورشان است. چون بايد دوربين تلويزيوني مينياتوري هم داشته باشند. يك اپراتور بايد بتواند راهبري ابزار را با دوربين پخش زنده بص.ورت دستي انجام دهد. بنابراين دوربين بايد به خودي خود پيچيده باشد. شايد سال‌ها ساخت اين نوع دوربين‌ها طول بكشد.