دی ان ای، پیشرفته‌ترین زبان ِ برنامه‌نویسی فناوری‌نانو

یکی از محققان برجسته در حوزه مواد قابل برنامه‌ریزی بر این باور است که یکی از بهترین راه‌های عملی دستیابی به نانوفناوری پیشرفته، استفاده از DNA سلول به‌عنوان زبان برنامه‌نویسی برای ایجاد ساختارهای زنده‌ای است که عملکردهای مورد نظر را از خود نشان می‌دهند.

 

برای بسیاری کلمه نانوفناوری به معنای یک ماشین بسیار ریز، حتی کوچک‌تر از سلول‌های درون بدن ماست. این ماشین می‌تواند دارای عملکردهای بسیار جذابی همچون تعمیر بافت، پاکسازی پروتئین‌های آسیب‌دیده و یا نابودی سلول‌های سرطانی و ویروس‌ها باشد. بدن ما می‌تواند پر از این ماشین‌هایی باشد که از آن به خوبی مراقبت می‌کنند. تولید چنین ماشین‌هایی یک ایده بسیار جذاب است و شاید روزی چیزی شبیه به این ماشین‌ها را بتوانیم تولید کنیم. اما در حال حاضر این ماشین‌ها بیشتر شبیه تخیل هستند تا واقعیت.

آندرو هسل محقق برجسته گروه مواد زیستی/نانویی و بنیانگذار موسسه خیریه Pink Army که برای مبارزه با سرطان پستان است، می‌گوید: «در حال حاضر فناوری‌نانو بسیار دشوار است». او که به‌طور معمول خود را یک زیست‌شناس معرفی می‌کند، در همایش «پزشکی نمایی» در مورد فناوری‌نانو سخنرانی ‌کرد تا نشان دهد این دو حوزه بیش از آنکه تصور می‌کنیم، باهم همپوشانی دارند.

چرا فناوری‌نانو اینقدر دشوار به نظر می‌رسد؟ زیرا قوانین معمول در دنیای نانو حاکم نیستند. در این مقیاس بسیار کوچک همه چیز زنده، پویا و دائم در حال حرکت است. فیزیک اشیاء متفاوت بوده و مقیاس زمانی، بسیار عجیب است. اما مساله این است که می‌توان به این فناوری از زاویه دیگری که هسل توصیف می‌کند، نگریست. براساس نظر وی، فناوری‌نانو یکی از قدیمی‌ترین و توسعه‌یافته‌ترین فناوری‌های مورد استفاده است.

ویروس‌ها یا ماشین‌های سلولی بدن در مقیاس نانو عمل می‌کنند. هسل می‌گوید: «وقتی به سلول‌ها می‌نگرد، یک سخت‌افزار محاسباتی و تولیدی می‌بیند که مشغول خودآرایی است. این سخت‌افزار خودآرا یک زبان برنامه‌نویسی به نام DNA دارد که در تمام موجودات زنده مشترک است و این چیزی است که ما باید از آن بهره ببریم.» هسل می‌افزاید: «اگر واقعا علاقمند به فناوری‌نانو هستید، اما می‌خواهید به‌ صورت دیجیتالی آن را اجرا نمایید، باید روی برنامه‌نویسی سلول‌ها برای انجام کارهای مورد نظر و استفاده از DNA به‌عنوان زبان برنامه‌نویسی فکر کنید».

ما سالهاست که با استفاده از DNA شکل‌های ساده ایجاد می‌کنیم. در حال حاضر می‌توانیم شکل‌های پیچیده نیز تولید کنیم و تصور طراحی این شکل‌ها روی رایانه دور از دسترس نیست. حتی برخی از اشکال DNA می‌توانند عملکردهای ساده‌ای همچون حمل یک مولکول (همچون مولکول دارو) را انجام دهند. هسل همچنین درباره زیست‌شناسی سنتزی صحبت می‌کند. ما می‌توانیم کدهای DNA را نوشته، آن را به یک مرکز چاپ ارسال کرده، پس از چند هفته آرایه DNA مورد نظر را دریافت کرده و ویروسی بسازیم که قادر به اجرای عملکردهای مورد پیش‌بینی در کد خود است. این کاری است که در حال حاضر هسل در گروه خود انجام می‌دهد: نوشتن نرم‌افزاری برای دستکاری زیستی در کوچک‌ترین مقیاس و اجرای عملکردهای مورد نظر از ساختار ایجاد شده. در حال حاضر او روی نانوذرات تمرکز دارد، اما به سرعت در حال توسعه کار خود روی زمینه‌های پیچیده‌تر است.

منبع: singularityhub.com

آیا نانو ربات ها می توانند مغز را هک کنند؟

بنا به پیش‌بینی یکی از دانشمندان دانشگاه ام‌آی‌تی، در دهه ۲۰۴۰ میلادی می‌توان نانوربات‌هایی را از طریق جریان خون وارد مغز کرد و به کمک آنها از اطلاعات موجود در مغز افراد آگاه شد یا اینکه اطلاعات جدیدی را وارد مغز نمود.

نیکولاس نگروپونته یکی از بنیان گذاران اینترنت و سازنده آزمایشگاه مدیای اِم‌آی‌تی (MIT Media Lab) میباشد که ایده‌های خود را در کتاب پرفروش “دیجیتالی‌شدن (Being Digital) مطرح کرده است. این کتاب حاصل پیش‌ بینی‌های معروف او در زمینه ی چگونگی ادغام ناگهانی جهان تعاملی، جهان سرگرمی و جهان اطلاعات است. بسیاری از پیش‌بینی‌های نگروپونته مربوط به دهه هشتاد میلادی است و به نظر می‌رسد پیش‌بینی‌های او در مورد آینده در دهه ۲۰۴۰، به کمک نانوربات‌ها و هک مغز اعصاب (Neurohacking)، قابل‌درک خواهد بود.

نگروپونته معتقد است که در دهه آینده، فناوری‌های زیست‌شناسی مصنوعی (synthetic biology) و رابطه بین زیست‌شناسی و سیلیسیم، از فناوری‌های مخرب خواهند بود. وی می‌گوید: «کلید‌‌ پیش‌بینی من این بود که بهترین راه را برای ارتباط برقرارکردن با مغز، از طریق داخل بدن، یعنی جریان خون می‌دانستم. اگر شما یک ربات کوچک به جریان خون تزریق نمایید، می‌توانید به همه سلول‌ها، اعصاب و تمام چیزهایی که در مغز است نزدیک شوید.

نیکولاس نگروپونته

بنابراین اگر شما بخواهید اطلاعاتی را وارد کنید و یا اینکه اطلاعاتی را بخوانید، می‌توانید این ربات را وارد جریان خون نمایید. در حالت تئوری می‌توانید شکسپیر (Shakespeare) را در جریان خون خود بارگذاری نمایید و به صورت ربات‌های کوچک، به بخش‌های مختلف مغز بفرستید. یا اینکه اگر بخواهید صحبت به زبان فرانسوی را یاد بگیرید، می‌توانید ربات‌ها را به صورت تکه‌های فرانسوی وارد خون نمایید. بنابراین در تئوری، شما می‌توانید اطلاعات را به درون بدنتان بفرستید.»

ربات‌های کوچک یا نانوربات به وسیله نانوفناوری پیشرفته توسعه یافته‌اند. آنها می‌توانند به‌قدری کوچک باشند که با چشم دیده نشوند و در مقیاس نانو (یک نانومتر معادل یک میلیاردیم متر است) عمل کنند. نانوربات‌ها می‌توانند به صورت بی‌سیم با یکدیگر و با جهان خارج ارتباط داشته‌ باشند. همچنین می‌توانند اطلاعات مغز را هک کنند. نانو ربات‌ها را می‌توان به کمک روش‌هایی مانند استفاده از قرص وارد بدن کرد تا بتوانند اطلاعات موجود در نورون‌ها (یاخته‌های عصبی) و سیناپس‌های مغز را بخوانند و یا اینکه اطلاعات جدیدی را وارد مغز نمایند، به عنوان مثال اطلاعاتی مانند شکسپیر و یا یک زبان جدید.

نانوروبات‌ها بیشتر شبیه یک داستان تخیلی هستند، اما داستان‌های تخیلی اغلب درست از آب در می‌آیند و به فناوری تبدیل می‌شوند. ما نباید انتظار داشته باشیم که این فناوری در سال آینده قابل‌ دسترسی باشد، البته پیشرفت‌های کنونی در فناوری عصب‌ شناختی (نئوروفناوری) باعث تشویق برای دستیابی به فناوری‌های جدیدتر می‌شود. برای مثال در حال حاضر می‌توان به وسیله حسگرهای بی‌سیم، ارتباطی بین مغز و کامپیوتر ایجاد نمود و با فکرکردن، بازی‌های کامپیوتری انجام داد.

فناوری نانو و پزشکی

همانگونه که می‌دانید روش معمولی درمان دارویی ، بدین صورت است که ماده موثر را وارد بدن می‌کنند و این ماده علاوه بر سلولهای مریض به سلولها و بافتهای سالم بدن نیز سرایت می‌کند. این امر ، باعث مصرف بسیار بالای دارو شده و مهمتر اینکه موجب آسیب رساندن به بافتهای سالم بدن نیز می‌گردد. محققان با استفاده از فناوری نانو ، در حال ساخت کپسولهایی با ابعاد نانومتری هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصورشان قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته ، دقیقا روی این بافتها قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رسانند.

این پدیده را دارو رسانی (drug delivery) گویند. فناوری نانو همچنین راه را برای ساخت اندامکهای سازگار با بدن بسیار هموارتر ساخته و بسیاری از امراض غیر قابل علاج را درمان پذیر خواهد کرد. در مورد درمان سرطان نیز محققان در حال ساخت نانو ذراتی هستند که به محض ورود به بدن ، بافتهای سرطانی را حتی اگر به اندازه چند سلول باشند، شناسایی کرده و از بین می‌برند. این امر موجب خواهد شد که بافتهای سرطانی در همان روزهای ابتدای شکل گیری ، شناسایی شده و از بین بروند. بطور کلی در سالهای آینده پیشگیری ، تشخیص و درمان بیماریها نسبت به آنچه امروزه به عنوان پزشکی خوانده می‌شود، بسیار متفاوت خواهد شد.



تصویری از نانو کپسول هسته-پوسته

نانو رباتها

پزشکان و داروسازان همواره به دنبال راه های مناسبی برای شناسایی و درمان بیماری ها بوده اند.یکی از روش های خلاقانه که در چندین قرن پیش به وجود آمد ، عمل جراحی است
این روش توسط دانشمند بزرگ و معروفمان ، ابن سینا به وجود آمد. عمل جراحی علاوه بر مزایای بی نظیر خود مشکلاتی دارد
از جمله این که دوره نقاهت بیمار بعد از عمل طولانی است و همچنین عوارض جانبی نیز دارد و در بعضی از موارد نیز ممکن است بیمار طی عمل جراحی جان خود را از دست بدهد از معایب دیگر آن این است که برای بیماران ضعیف که قوه بدنی ندارند ، غیر ممکن است.این در حالی است که در نانوجراحی این مشکلات از بین می رود
با استفاده از نانوجراحی می توان سخت ترین اعمال جراحی حاضر مانند مغز و غلب را به صورت سرپایی انجام داد.در این جراحی نانوربات ها وارد بدن شده و عضو بیمار را شناسایی و به صورت گروهی آن را درمان می کنند.در این جراحی ، پزشک جراح در نقش ناظر دستورات لازم را به نانوربات ها منتقل می کند و بر کار آن ها نظارت دارد
از دیگر کاربردهای نانوربات ها دارورسانی هدفمند است.در حالت معمولی وقتی بدن بیمار دارو را به وسیله تزریق و یا خوردن دریافت می کند ، دارو وارد رگ های خونی شده و به تمام قسمت های بدن انتقال می یابد.از معایب این نوع دارورسانی به وجود آمدن عوارض جانبی و همچنین حداقل تاثیر گذاری بر قسمت بیمار است
در دارورسانی به وسیله نانوربات ، ربات با استفاده از حسگرهای خود قسمت بیمار را شناسایی می کند و دارو را به آن تزریق می کند.مزیت این نوع دارورسانی این است که دارو فقط به قسمت بیمار بدن می رسد و عوارض جانبی نیز از بین می رود.به این دلیل دیگر درمان بیماری هایی که نیاز به شیمی درمانی دارند ، کاری طاقت فرسا نیست و به راحتی انجام می شود و اثرات مخرب آن نیز از بین می رود.
از دیگر مزیت های این نوع دارورسانی مصرف کمتر دارو و سرعت بالای آن است.زیرا سرعت دارورسانی با سرعت گردش خون که بسیار بالاست برابر می باشد.