نانوذرات، که تنها اندازه‌ای بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر دارند، نسبت به مواد بالک همتای خود منحصر به فرد هستند و با توجه به مقیاس کوچک خود ویژگی‌هایی دارند که باعث می‌شود آنها برای کاربردهای جدید مورد استفاده قرار گیرند و فناوری‌هایی را امکان‌پذیر می‌سازد که پیش از این در دسترس نبوده‌است. فناوری نانو پیوسته جذابیت‌های بسیاری ایجاد کرده‌است و برآوردها نشان می‌دهد که این فناوری تا سال ۲۰۲۵ به ارزش خالص جهانی بیش از ۸.6 میلیارد دلار خواهد رسید.
در حالی که بسیاری از پروژه‌های فناوری نانو هنوز در مرحله تحقیق و توسعه هستند، به طور مداوم پیشرفت‌های چشمگیری در حال انجام است؛ زیرا دانشمندان در مورد چگونگی استفاده از نانوذرات در زمینه‌های مختلف علمی اطلاعات بیشتری کسب می‌کنند. در این مقاله، آخرین تحولات در بخش نانوربات‌ها بررسی می‌شود. در حال حاضر این ربات‌های کوچک به اندازه نانو با پیشرفت‌های خاص صورت گرفته در مواردی مانند تشخیص سرطان و دارورسانی، حوزه پزشکی زیستی را متحول کرده‌اند.
زنوبات‌ها
تحقیقات اخیر به ایجاد زنوبات‌ها (xenobots) کمک کرده‌است، ربات‌های کوچکی که کم‌تر از ۱ میلی‌متر طول دارند و از ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ سلول زنده ساخته شده‌اند. آنها در انواع مختلفی از شکل‌ها از جمله برخی دارای پا ایجاد شده‌اند. مطالعات نشان داده‌است که آنها می‌توانند به طور مؤثر به صورت خطی یا دایره‌ای حرکت کنند، به سایر زنوبات‌ها بپیوندند، اجسام کوچک را حرکت دهند و در حدود ۱۰ روز زنده باشند.
دانشمندان بر این باورند که این زنوبات‌ها می‌توانند به روش‌های متعددی توسعه یابند که می‌تواند تأثیر مثبتی بر سلامت انسان، حیوان و محیط‌زیست داشته باشد، با این حال وضعیت آنها به عنوان «ربات‌های زنده قابل‌برنامه‌ریزی» که از بافت زنده آلی ساخته شده‌اند، نگرانی‌های اخلاقی را ایجاد می‌کند.
در حالی که در مورد آینده زنوبات‌ها برخی تردیدهای اخلاقی وجود دارد، دانشمندانی که در این زمینه فعالیت می‌کنند در مورد کاربردهای بالقوه آن در پاک‌سازی اقیانوس‌ها از میکروپلاستیک‌ها، مهار سموم و مواد رادیواکتیو از مکان‌های خطرناک، دارورسانی هدفمند مؤثر و کارآمدتر و ترمیم سلول‌ها و بافت‌ها به هیجان آمده‌اند.
تشخیص سرطان
در مبارزه با سرطان، تشخیص زودهنگام یک استراتژی کلیدی است. با این حال، به دلیل ماهیت سرطان، تکنیک‌های تشخیصی فعلی محدودیت‌هایی دارند. به عنوان مثال، در سال‌های اخیر شاهد توسعه تکنیک‌هایی بوده‌ایم که نشانگرهای زیستی مختلف را به عنوان روش تشخیص زودهنگام اندازه‌گیری می‌کنند، اگرچه این روش‌ها به دلیل غلظت جدید چنین نشانگرهای زیستی در مایعات بدن، محدود هستند.
فناوری نانو روشی برای تشخیص بسیار حساس و زودهنگام ویژه سرطان ارائه می‌دهد. دانشمندان بر روی توسعه نانوربات‌هایی کار کرده‌اند که به طور دقیق می‌توانند نشانگرهای زیستی کلیدی سرطان در سطوح پایین غلظت اندازه‌گیری نمایند و تشخیص زودهنگام انواع متعدد سرطان و غلبه بر محدودیت‌های موجود در روش‌های فعلی را ممکن می‌سازد.
مطالعات نشان داده‌است که چگونه می‌توان با افزودن نانوذرات، اثربخشی حسگرهای زیستی را افزایش داد. این مولکول‌های ریز از طریق افزایش نسبت سطح به حجم، به هدف‌گذاری خاص و بهبود حساسیت حسگرها کمک می‌کند.
پزشکی دقیق
دانشمندان در حال بررسی اثربخشی ربات‌های DNA در از بین بردن سلول‌های سرطانی هستند. دانشمندان رشته‌های DNA را با موفقیت برنامه‌ریزی کرده‌اند تا مواد لخته‌کننده خون را به محل تومور منتقل کنند و باعث قطع تأمین خون و جلوگیری از رشد آن شوند.
بسیاری از مطالعات اخیر، استفاده بالقوه از نانوربات‌ها در دارورسانی را مورد تاکید قرار داده‌اند. نتایج فعلی امیدوارکننده است و نشان می‌دهد که نانوربات‌ها می‌توانند به زودی در انسان‌ها برای دارورسانی با سطوح افزایش‌یافته کارآیی و دقت مورد استفاده قرار گیرند. این دارورسانی کارآمدتر همچنین به کاهش عوارض جانبی مضر مرتبط با درمان‌های دارویی فعلی کمک می‌کند.
گروهی از محققان به تازگی آزمایش‌های برون‌تنی (in vitro) را با نانوربات‌ها انجام دادند و حرکات آنها را با ترکیبی از میکروسکوپ نوری و برش‌نگاری با گسیل پوزیترون (PET) تجسم کردند.
این تیم پس از اطلاع از توانایی مهاجرت نانوذرات، نانوربات‌ها را در یک مدل موش آزمایش و آنها را به صورت داخل وریدی به موش‌ها تزریق کردند. آنها نانوربات‌ها را با اوره‌آز، آنزیمی که هیدرولیز اوره را کاتالیز می‌کند، پوشش دادند و دریافتند که نانوربات‌ها بلافاصله به سمت مثانه شنا می‌کنند و در نتیجه جریان مایع ایجاد می‌شود. این داده‌ها شواهدی از حرکت جمعی نانوربات‌ها بود، شبیه آنچه که در طبیعت یافت می‌شود.
محققان، حرکت جمعی نانوربات‌ها را به عنوان «گروه نانوربات‌ها» توصیف کردند و نشان دادند که آنها می‌توانند به ویژه در محیط‌های چسبناک مفید باشند و به دارورسانی با سطح دقت بالاتر کمک نمایند.
این نظریه وجود دارد که نانوربات‌ها می‌توانند برای دارورسانی به چشم، دستگاه گوارش و مفاصل مورد استفاده قرار گیرند. دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که نانوربات‌ها می‌توانند به گونه‌ای تولید شوند که بتوانند با تطبیق نانوربات با سوخت موجود در محیطی که در آن قصد دارند داروها را تحویل دهند، داروها را به قسمت‌های خاصی از بدن (به عنوان مثال در مورد اوره‌آز برای هدایت آنها به سمت کبد) برسانند.
ایجاد یک «اَبَرمغز جهانی»
یک توسعه جالب دیگر در حوزه تحقیقات نانوربات، استفاده از فناوری نانو برای ایجاد یک «اَبَرمغز جهانی» است که در آن فکر انسان، از لحاظ نظری، می‌تواند به یک رابط مصنوعی منتقل شود و یک رابط کاربری مغز-ابْر (brain-cloud interface) برای انسان ایجاد کند.
دانشمندان این نظریه را مطرح می‌کنند که ممکن است نانوربات‌ها در آینده برای انتقال بی‌سیم اطلاعات ذخیره‌شده در مغز به شبکه ابَررایانه مبتنی بر ابْر استفاده شود و امکان استخراج داده‌ها در زمان واقعی و نظارت بر وضعیت مغز را فراهم می‌کند. با این حال، پیش از این که این کاربرد فناوری نانو بتواند به واقعیت تبدیل شود، باید مراحل قابل توجهی از تحقیق و طراحی را طی کند و همچنین بر پیامدهای اخلاقی این فناوری غلبه نماید.
درباره نویسنده «سارا مور»
سارا کارشناسی روانشناسی، کارشناسی ارشد علوم اعصاب شناختی و بالینی دارد. او پس از مطالعه روانشناسی و علم اعصاب، به سرعت لذت و شادی خود را در تحقیق و نوشتن مقاله‌های تحقیقاتی پیدا کرد. سارا افتخار می‌کند که نزدیک به ۵ سال به عنوان نویسنده، پژوهشگر و ویراستار با تعدادی از صنایع همکاری کرده و مجموعه‌ای از آثار را تولید کرده‌است.