Considerati veritabile „miracole” ale stiintei moderne, nanobotii sunt dispozitive de dimensiuni incredibil de mici, dar cu un potential uimitor.
Oamenii de stiinta mizeaza pe nanoboti intr-o sumedenie de domenii, dintre care poate cel mai important este cel medical, iar intr-o zi aceste minuni ale tehnologiei vor putea diagnostica bolile, permitand si vindecarea sau stoparea unor afectiuni considerate astazi incurabile.
Mai mici decat un fir de praf
Unul dintre savantii implicati in acest fascinant domeniu este Deblina Sarkar. Ea viseaza sa dezvolte intr-o zi „masini” miniaturale care ar putea ajuta la tratarea tulburarilor neurologice, precum Alzheimer si Parkinson.
Unele dintre dispozitivele sale electronice ultra-minuscule sunt mai mici decat un fir de praf. Prof. Sarkar lucreaza la Massachusetts Institute of Technology din Cambridge (MIT), Statele Unite ale Americii, iar scopul ei este de a introduce aceste dispozitive minuscule in celulele sau neuronii din creierul uman.
„Lucrez zi si noapte la cercetarea mea, pentru ca bolile cu care ne confruntam sunt o problema tot mai acuta pentru omenire”, spune ea, referindu-se la tulburarile neurologice care degradeaza mintile a milioane de oameni din intreaga lume.
Printre acestea se numara Alzheimer si Parkinson, doua maladii care au cunoscut o dezvoltare ingrijoratoare in ultimele trei decenii – pe fondul cresterii sperantei de viata, dar si al stresului si al unui stil de viata tot mai dezordonat al oamenilor moderni.
Sarkar vrea sa introduca in creierul uman nanodispozitive pentru a detecta aceste tulburari inca de la primele lor simptome. Echipa sa de cercetatori dezvolta dispozitive capabile sa functioneze in cadrul unor celule vii si creeaza dispozitive de calcul „neuromorfice”, inspirate din creierul si sistemul nervos uman.
„Spionul” din interiorul celulei
Cel mai inovator dispozitiv realizat de cercetatorii americani de la MIT ar putea fi „Cell Rover”. Practic o antena mica si plata, acest nanobot-spion poate transmite semnale din interiorul unei celule umane fara a-i dauna. Intr-un studiu realizat anul trecut, Sarkar si colegii sai au plasat un „Cell Rover” intr-o celula de ou de broasca.
Folosind campuri magnetice, ei au impins usor dispozitivul in ou. Dupa ce acesta a ajuns in siguranta in interiorul celulei, cercetatorii au activat un alt camp magnetic, facand ca moleculele din nanodispozitiv sa vibreze, fara insa sa provoace ranirea celulei. Vibratiile au schimbat doar campul magnetic al „Cell Rover”-ului in sine.
Un receptor aflat in afara oului a detectat campul magnetic modificat al nanobotului – s-a reusit practic astfel comunicarea dintre nanobot si lumea exterioara. Moleculele magnetice din „Cell Rover” se pot orienta in mod natural in pozitii aleatorii. Insa, in prezenta campului magnetic produs de un curent alternativ, acestea se vor intoarce in mod repetat si se vor reorienta. Aceste miscari solicita dispozitivul, facandu-l sa vibreze in moduri pe care cercetatorii le pot detecta. Unul dintre punctele forte ale „Cell Rover” este faptul ca designul sau este destul de simplu, spune José Plaza. Plaza lucreaza ca fizician la Institutul de Microelectronica din Barcelona, Spania si dezvolta microcipuri de calculator care pot incapea in interiorul celulelor.
„Ganditi-va la nanobotul MIT ca fiind similar unui rover care se deplaseaza pe Marte”, spune el. „Daca roverul de pe Marte are o problema, nu exista un mecanic pe Planeta Rosie care sa o rezolve. Aceeasi provocare exista in interiorul unei celule. Din acest motiv, un dispozitiv simplu care nu se va strica este un pariu mai sigur.”
Nanobotul detecteaza modificari chimice, care semnaleaza boli
„Cell Rover” ar putea fi echipat cu senzori care sa detecteze orice fel de modificari chimice la nivelul creierului si chiar aparitia anumitor molecule „marker” din interiorul celulelor.
Acesti nanosenzori ar putea fi pelicule care sa se „agate” de anumite proteine sau de alte molecule produse de celule. Detectarea unei molecule-tinta ar oferi oamenilor de stiinta date capabile sa indice procesele care se desfasoara in interiorul celulelor.
De exemplu, „Cell Rover” poate dispune de senzori pentru a detecta proteinele pliate gresit din creier, care ar putea fi semne timpurii ale bolii Alzheimer.
„In prezent, singurul semn al bolii Alzheimer la o persoana este pierderea memoriei – dar in momentul in care memoria unei persoane dispare, este deja prea tarziu pentru a mai reduce daunele”, spune Sarkar. Este adevarat, celulele de oua de broasca in care echipa sa a injectat „Cell Rover” sunt de aproximativ zece ori mai mari decat celulele creierului uman.
Pentru a utiliza „Cell Rover” in interiorul celulelor noastre, echipa de cercetatori va trebui sa demonstreze ca versiunile mult mai mici vor functiona.
Sarkar spera ca intr-o zi nanobotii ar putea fi utilizati pentru a recolta energie din celule sau ar putea fi folositi pentru a stimula electric celulele. Acest lucru ar deschide calea catre noi tipuri de electrozi cerebrali sau stimulatoare cardiace ultra-minuscule, mult mai mici decat cele disponibile in prezent.
Ea isi imagineaza „flote” de rovere controlate de la distanta care ar putea efectua interventii chirurgicale pe creier – fara a fi nevoie de operatii invazive asupra craniului. De exemplu, aceste „flote” ar putea detecta o tumoare care creste in creier inca de la dezvoltarea primelor ei celule si apoi ar putea sa o ucida rapid.
Sarkar spera sa introduca nanodispozitive in neuronii umani, iar acest lucru ar putea creste viteza de calcul a mintii noastre. Creierele noastre sunt remarcabile, spune ea, dar „am putea fi mai buni decat suntem”.
