Bezpečnostní trezory v nanotechnologii - Fail-safes in nanotechnology

Bezpečnostní trezory v nanotechnologie jsou zařízení nebo funkce integrované do nanotechnologie, které v případě selhání, reagovat způsobem, který nezpůsobí žádnou újmu nebo alespoň minimální újmu ostatním zařízením nebo personálu. Zásady bezpečné proti selhání se řídí národními normami a inženýrskými postupy a jsou široce používány v konvenčním konstrukčním návrhu. Je možné zmenšit principy a měřítka zabezpečení proti selhání v měřítku makra pro podobné aplikace v nanoměřítku.^[1] Použití bezpečnostních trezorů v nanotechnologických aplikacích podporuje společenské přijetí těchto aplikací snížením rizik pro uživatele; od roku 2009^{[Aktualizace]}, existují jak teoretické, tak praktické způsoby implementace bezpečný proti selhání návrhy v nanotechnologii.^{[Citace je zapotřebí ]}

Převládající výzva pro společenské přijetí nanotechnologií se týká lékařské využití nanostruktur v lidském těle. I když by jakákoli struktura pro lékařské použití byla vyvinuta tak, aby byla biologicky kompatibilní a neškodná, spolehlivý technický design musí zohledňovat všechny možnosti selhání. Návrh by tedy zahrnoval způsoby manipulace se strukturami v těle v případě poruchy.

Železné nanočástice

Mnoho vědců hledá vytvoření robotů v nano měřítku („nanoboti „), Za účelem plnění úkolů, kdy lze použít pouze roboty v nanoměřítku, například uvnitř lidského těla. Tito roboti by měli schopnost konstruovat další nanostruktury nebo provádět lékařské procedury a byli by do těla zavedeni injekcí.^[2] Byly vyrobeny skořápky a obvody robotů železný nanočástice tak, aby a magnetické pole by mohly být použity k zabránění nebo manipulaci jejich pohybu. V případě poruchy nebo poruchy malý EMP nebo MRI lze použít k deaktivaci nanobotů. Obě techniky indukují elektromagnetické pole a poškozují Paměť a zkrat obvody jakéhokoli elektronického zařízení v dosahu.

Aminokyseliny

Vědci pokračují v budování nanostruktur pomocí aminokyseliny. Nanostruktury, které jsou vytvářeny pomocí aminokyselin, jsou konstruovány pouze za použití syntetických typů aminokyselin, které tyto struktury označují jedinečnými molekulami. Tyto upravené aminokyseliny v podstatě tvoří syntetické proteiny, které se liší od přirozeně se vyskytujících proteinů v lidském těle. Díky tomuto rozdílu ve vytvořených aminokyselinách lze tyto proteiny snadno izolovat a zacílit na ně.^[3] V případě selhání nebo nesprávné funkce je možné tyto proteiny identifikovat pomocí specificky zaměřených molekul, které fungují jako příznak označující umístění cíle. Poté by se použil jiný mechanismus k jejich izolaci a deaktivaci.

DNA

DNA v našich tělech se přirozeně rozpadá, replikuje se a znovu se buduje pokaždé, když se buňka rozdělí. Všechny tyto procesy jsou kontrolovány a dokončovány různými enzymy. Molekuly DNA se skládají z odpovídajících párů bází nukleotidy ve formaci dvojité šroubovice, díky níž jsou tyto procesy velmi účinné, přesné a předvídatelné. Kvůli snadnosti, s jakou lze molekuly DNA vytvářet, je mnoho publikací v akademické společnosti zaměřeno na vytváření nanostruktur pomocí DNA.^[4] Pomocí nano zařízení založeného na DNA by mohly být vytvořeny syntetické proteiny určené k deaktivaci nano zařízení. Tyto syntetické proteiny by byly vstřikovány do těla, aby rozložily DNA a zneškodnily nano zařízení v případě poruchy.

Biologické proteiny v lidském těle plní tři hlavní funkce: jsou strukturálními stavebními kameny, enzymy a usnadňují buněčná signalizace. Syntetické proteiny by mohly být vyvinuty jako forma indikátoru a připojeny k nano zařízení založenému na DNA.^[5] Tento indikátor by pak byl použit pro účely monitorování nano zařízení v lidském těle. Pokud by byla v lidském těle pečlivě sledována všechna nano zařízení na bázi DNA, mohla by být v případě poruchy rychle ovládána.

Programování

V nanotechnologiích, zejména v nanobotech, je potřeba řádné architektury programování velmi důležitá kvůli potenciálně vyššímu riziku poškození v případě poruchy. K řízení nano zařízení lze použít dvouvrstvý přístup: (1) poskytnutím předprogramované funkce zabezpečené proti selhání v případě očekávaných poruch; a (2) dálkově ovládané ovládání pro použití v nepředvídaných situacích.^[6] „Vzdálené“ řízené nano zařízení by vyžadovalo odborníka v místnosti, který by nanobota prováděl po celé proceduře.

Mobilní inženýrství

Mnoho vědců vyvíjí metody, které používají bakterie dodávat léky.^[7] Tyto bakterie mohou být „naprogramovány“ k provádění konkrétního úkolu a mohou být směrovány tak, aby šly na cílená místa v těle.^[8] Bakterie však mohou v případě poruchy poškodit zdravé orgány nebo nedodat lék nemocnému orgánu. V takových případech je vyžadován mechanismus bezpečný proti selhání, který neutralizuje bakterie a zabrání poškození. Antibiotikum je obecně vhodné jako prostředek zabezpečený proti selhání.

Reference