Отказоустойчивые в нанотехнологиях

Отказоустойчивые устройства в нанотехнологии - это устройства или функции, интегрированные с нанотехнологиями, которые в случае отказа реагируют таким образом, чтобы не причинить вреда или, по крайней мере, минимального вреда другим устройствам или персоналу. Принципы отказоустойчивости регулируются национальными стандартами и инженерными практиками и широко используются в традиционном инженерном проектировании. Можно уменьшить масштаб отказоустойчивых принципов и устройств в макромасштабе для аналогичных приложений в наномасштабе. ^[1] Использование отказоустойчивых приложений в нанотехнологических приложениях поддерживает общественное признание этих приложений за счет снижения рисков для пользователей; по состоянию на 2009 год^{[Обновить]}существуют как теоретические, так и практические способы реализации отказоустойчивогоконструкции в нанотехнологиях. ^{[ необходима цитата ]}

Преобладающий вызов общественному восприятию нанотехнологий связан с медицинским использованием наноструктур в организме человека. В то время как любая структура для медицинского использования будет разработана так, чтобы быть биосовместимой и безвредной, при проектировании качественной инженерии необходимо учитывать все возможности отказа. Таким образом, конструкция будет включать способы манипулирования структурами тела в случае отказа.

Наночастицы железа [ править ]

Многие исследователи изучают возможность создания наноразмерных роботов (« наноботов ») с целью выполнения задач, в которых могут использоваться только роботы наноразмерного масштаба, например, внутри человеческого тела. Эти роботы будут иметь возможность создавать другие наноструктуры или выполнять медицинские процедуры, и их вводят в организм посредством инъекции. ^[2] Оболочки и схемы роботов будут сделаны из наночастиц железа, чтобы можно было использовать магнитное поле для предотвращения или управления их движением. В случае отказа или неисправности можно использовать небольшой ЭМИ или МРТ для деактивации наноботов. Оба метода вызывают электромагнитное поле, разрушающее память.и закорачивание схемы любого электронного устройства в пределах досягаемости.

Аминокислоты [ править ]

Исследователи занимаются построением наноструктур с использованием аминокислот . Наноструктуры, созданные с использованием аминокислот, создаются с использованием только синтетических типов аминокислот, которые маркируют эти структуры уникальными молекулами. Эти сконструированные аминокислоты по существу образуют синтетические белки, которые отличаются от белков, встречающихся в природе в организме человека. Это различие в разработанных аминокислотах позволяет легко выделить эти белки и нацелить их. ^[3] В случае сбоя или неисправности эти белки можно идентифицировать, используя специфические молекулы-мишени, которые действуют как флаг, указывающий на местонахождение мишени. Затем будет использован другой механизм для их изоляции и деактивации.

ДНК [ править ]

ДНК в наших телах естественным образом разрушается, воспроизводится и восстанавливается каждый раз, когда клетка делится. Все эти процессы контролируются и завершаются различными ферментами . Молекулы ДНК состоят из соответствующих нуклеотидов пар оснований в форме двойной спирали, что делает эти процессы очень эффективными, точными и предсказуемыми. Из-за простоты создания молекул ДНК многие публикации в академическом сообществе ориентированы на создание наноструктур с использованием ДНК. ^[4] С помощью наноустройства на основе ДНК могут быть созданы синтетические белки, предназначенные для деактивации наноустройства. Эти синтетические белки вводятся в организм, чтобы разрушить ДНК и обезвредить наноустройство в случае неисправности.

Биологические белки в организме человека выполняют три основные функции: они являются структурными строительными блоками, ферментами и способствуют передаче клеточных сигналов . Синтетические белки могут быть разработаны как индикатор и прикреплены к наноустройству на основе ДНК. ^[5] Затем этот индикатор будет использоваться для мониторинга наноустройств в организме человека. Если бы все наноустройства на основе ДНК тщательно контролировались в организме человека, ими можно было бы быстро управлять в случае неисправности.

Программирование [ править ]

В нанотехнологиях, особенно в наноботах, потребность в надежной архитектуре программирования очень важна из-за потенциально более высокого риска повреждения в случае неисправности. Двухуровневый подход может использоваться для управления наноустройствами: (1) путем предоставления предварительно запрограммированных отказоустойчивых функций в случае ожидаемых отказов; и (2) дистанционное управление для использования в непредвиденных ситуациях. ^[6] «Дистанционное» управляемое наноустройство потребует присутствия специалиста в комнате, чтобы направлять наноробота на протяжении всей процедуры.

Сотовая инженерия [ править ]

Многие исследователи разрабатывают методы, использующие бактерии для доставки лекарств. ^[7] Эти бактерии могут быть «запрограммированы» на выполнение определенной задачи и могут быть направлены в определенные места в организме. ^[8] Однако бактерии могут повредить здоровые органы или не доставить лекарство к больному органу в случае неисправности. В таких случаях требуется надежный механизм для нейтрализации бактерий и предотвращения повреждений. В качестве средства защиты от сбоев обычно подходит антибиотик.

Ссылки [ править ]