Biológiai robotok

A nanotechnológia művelői, akik a különálló atomok és molekulák szintjén dolgoznak, egyrészt elképesztő tulajdonságokkal bíró új anyagokat alkotnak, másrészt fantasztikus filmekbe illő parányi gépeket építenek. Eme furcsa szerkezetek prototípusai már el is készültek. Van amelyik természetes molekulákból született, mások molekulák és mesterséges alkatrészek hibridjei.

Isaac Asimov Fantasztikus Utazás című sci-fi klasszikusában a tudósok saját magukat kicsinyítik olyan parányivá, hogy egy mikroszkopikus tengeralattjáróval bejuthassanak egy beteg kollégájuk vérkeringésébe, hogy meggyógyítsák a szívét. Úgy tűnik, egyes nanotechnológusoknak sikerül megépíteni ezt a mini tengeralattjárót, és bár legénység nincs rajta, mégis eljuttatja az orvosságot a kívánt helyre, és akár gyógyítani is képes.

A Purdue Rákkutató Központ molekuláris virológusa, Peixuan Guo készítette el az eddigi legnagyobb teljesítményű nanoméretű gépet, kizárólag természetes alkotóelemekből, RNS-ből és DNS-ből. A gép természetes kémiai üzemanyaggal működik. Guo kutatócsoportjának már sikerült bevezetniük a gépet egy sejt belsejébe, hogy elpusztítson egy hepatitisz vírust.

A másik irányzatot Carlo Montemagno a UCLA biomedikai mérnöke képviseli, aki a természetes molekulákat ember késztette elemekkel egészíti ki, melyeket biobotoknak nevez. Montemagno a Biomérnöki Tanszék elnöke, valamint az Institute for Cell Mimetic Space Exploration társigazgatója, ez az intézet parányi természet ihlette űrhajókat fejleszt a jövő űrkutatása számára. A biobotok lehetővé teszik parányi műanyag vagy fém alkatrészek életre keltését.

"Az élő rendszerekben a molekulák a gépekhez hasonlóan ismétlődő funkciókat végeznek" - magyarázta Montemagno. "Egyes molekulák anyagot vagy információt vesznek magukhoz, és egyik helyről egy másikra szállítják. Más molekulák szűrnek, megint mások befecskendeznek. Én ezekből a molekuláris darabokból rakok össze egy összetett szerkezetet. Ez annyit jelent, hogy az élő és élettelen eszközök egyesítik magukban mindazon funkciókat, amiket az élő rendszerekben is megtalálunk, csak éppen ezek mesterségesen, mérnöki munkával készültek."


Montemagno a Cornell Egyetemről pártolt át a UCLA kutatói közé, ahol egy "nanokoptert" fejlesztett ki, egy vírus méretű biogépezetet parányi nikkelpropellerrel felszerelve, ami egy még ennél is jóval kisebb nikkelpálcán helyezkedett el. A biokomponens a test vegyi üzemanyagát energiává alakítja át, ami megforgatja a propellereket és hajtja a gépet. Bár Monemagno nanokopterét az orvosság emberi testen belül történő szállítására vagy akár előállítására tervezte, nem valószínű, hogy ebben az évtizedben elő fog fordulni a gyógyászatban.

Az utóbbi időben a UCLA színeiben olyan nanoeszközökön dolgozik, ami újraképzi az elektromos áramot. Ezek mesterséges idegsejtekként vagy akár egy olyan számítógépes rendszer elemeiként funkcionálhatnak, mint az emberi agy. A kutató szerint az új hibridek újra életképessé tehetik a sérült idegeket, valamint akár pacemakerként is működhetnének.

"Mechanikus szívritmusszabályzók beültetése helyett olyasvalamit ültethetnénk be, ami részben biológiai, részben mesterséges, és egy szerv részévé válik" - érvelt Montmagno, akinek először szerkezetei megbízhatóságán kell javítania. Az első 400 nanokopterből mindössze 5 működött, ami csupán 1,25 %-os sikert jelent.