หุ่นยนต์ ลองนึกภาพไปหาหมอเพื่อรักษาไข้ถาวร แทนที่จะให้ยาหรือฉีดยา แพทย์จะส่งต่อคุณไปยังทีมแพทย์พิเศษที่ฝังหุ่นยนต์ขนาดเล็กเข้าไปในกระแสเลือด หุ่นยนต์จะตรวจจับสาเหตุของไข้ เดินทางไปยังระบบที่เหมาะสมและจ่ายยาไปยังบริเวณที่ติดเชื้อโดยตรง น่าแปลกที่ไม่ได้เห็นอุปกรณ์แบบนี้ที่ใช้ ในกระบวนการทางการแพทย์จริงๆ พวกเขาเรียกว่าหุ่นยนต์นาโนที่จะใช้ในการรักษาโรคทุกอย่าง
ตั้งแต่โรคฮีโมฟีเลียไปจนถึงมะเร็งในที่สุด ใหญ่กว่าไม่ได้ดีกว่าเสมอไป ในปี 1959 ริชาร์ด ไฟน์แมนวิศวกรของสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย ได้เสนอความท้าทายให้กับวิศวกรทุกที่ เขาต้องการให้ใครสักคนสร้างมอเตอร์ ที่ใช้งานได้ ซึ่งมีขนาดพอดีกับลูกบาศก์ 1/64 ของนิ้วในแต่ละด้าน ความหวังของเขาคือการออกแบบและสร้างมอเตอร์ดังกล่าว วิศวกรจะพัฒนาวิธีการผลิตใหม่ๆ ที่สามารถนำไปใช้ในสาขานาโนเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ได้
ในปี 1960 บิลแม็กเลลแลน ได้รับรางวัล โดยได้สร้างมอเตอร์ที่ใช้งานได้ตามข้อกำหนดที่เหมาะสม ไฟน์แมนได้รับรางวัลแม้ว่าแม็กเลลแลน จะสร้างมอเตอร์ด้วยมือ โดยไม่ได้คิดค้นวิธีการผลิตใหม่ใดๆ อย่างที่คุณจินตนาการได้ ความท้าทายที่วิศวกรต้องเผชิญนั้นน่าหวาดหวั่นหุ่นยนต์นาโนที่ทำงานได้จะต้องมีขนาดเล็ก และว่องไวพอที่จะนำทางผ่านระบบไหลเวียนเลือดของมนุษย์ ซึ่งเป็นเครือข่ายเส้นเลือดดำและหลอดเลือดแดงที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ
หุ่นยนต์ต้องมีความสามารถในการพกพายา หรือเครื่องมือขนาดเล็ก สมมติว่านาโนโรบอทไม่ได้หมายถึง การอยู่ในตัวคนไข้ตลอดไป มันต้องสามารถหาทางออกจากโฮสต์ได้ด้วย รับบอทสองตัวแล้วโทรหาในตอนเช้า หุ่นยนต์นาโนจะสามารถรักษาโรคและอาการต่างๆ ได้อย่างเหมาะสม แม้ว่าขนาดของเครื่องมือจะหมายถึงสามารถบรรทุกยาหรืออุปกรณ์ได้เพียงเล็กน้อย แต่แพทย์และวิศวกรหลายคนเชื่อว่าการใช้เครื่องมือเหล่านี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการแบบเดิม
ตัวอย่างเช่น แพทย์อาจให้ยาปฏิชีวนะที่มีประสิทธิภาพแก่ผู้ป่วยผ่านเข็มฉีดยาเพื่อช่วยในระบบภูมิคุ้มกัน ยาปฏิชีวนะจะเจือจางในขณะที่เดินทางผ่านกระแสเลือด ของผู้ป่วยทำให้บางส่วนเท่านั้นที่ทำให้ติดเชื้อได้ อย่างไรก็ตาม นาโนโรบอทหรือทีมนาโนโรบอทสามารถเดินทางไปยังจุดที่เกิดการติดเชื้อได้โดยตรงและให้ยาเพียงเล็กน้อย ผู้ป่วยจะได้รับผลข้างเคียงจากยาน้อยลง วิศวกร นักวิทยาศาสตร์และแพทย์หลายคนเชื่อว่าการใช้งานหุ่นยนต์นาโนนั้นทำได้ไม่จำกัด
การใช้งานที่เป็นไปได้มากที่สุด ได้แก่ การรักษาอาการหลอดเลือดแดงมีความแข็งหมายถึงภาวะที่มีคราบจุลินทรีย์เกาะตามผนัง นาโนโรบอท สามารถรักษาสภาพได้โดยการตัดคราบพลัคออก ซึ่งจะเข้าสู่กระแสเลือด การสลายลิ่มเลือด อาจทำให้เกิดภาวะแทรกซ้อนตั้งแต่กล้ามเนื้อตาย ไปจนถึงโรคหลอดเลือดสมอง นาโนโรบอท สามารถเดินทางไปยังก้อนและทำให้มันแตกได้หุ่นยนต์ต้องสามารถขจัดสิ่งอุดตันออกได้โดยไม่สูญเสียชิ้นส่วนเล็กๆ
ในกระแสเลือด ซึ่งอาจเดินทางไปที่อื่นในร่างกายและทำให้เกิดปัญหามากขึ้น หุ่นยนต์จะต้องมีขนาดเล็กพอที่จะไม่กีดขวางการไหลเวียนของเลือดต่อสู้กับมะเร็ง แพทย์หวังว่าจะใช้หุ่นยนต์นาโนเพื่อรักษาผู้ป่วยมะเร็ง หุ่นยนต์สามารถโจมตีเนื้องอกได้โดยตรงโดยใช้เลเซอร์ ไมโครเวฟ หรือสัญญาณอัลตราโซนิก หรืออาจเป็นส่วนหนึ่งของการรักษาด้วยเคมีบำบัด โดยส่งยาไปยังตำแหน่งที่เป็นมะเร็งโดยตรง
แพทย์เชื่อว่าการให้ยาในปริมาณ ที่น้อยแต่แม่นยำแก่ผู้ป่วย ผลข้างเคียงจะลดลง โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพของยา ช่วยให้ร่างกายจับตัวเป็นก้อน นาโนโรบอทชนิดหนึ่งโดยเฉพาะคือก้อนเลือดหรือเกล็ดเลือดเทียม ก้อนเลือด มีตาข่ายขนาดเล็กที่ละลายเป็นเยื่อเหนียวเมื่อสัมผัสกับพลาสมาในเลือด ตามที่โรเบิร์ต ฟรายตัส ชายผู้ออกแบบ ก้อนเลือด ระบุว่าการแข็งตัวของเลือดอาจเร็วกว่ากลไกการแข็งตัวตามธรรมชาติของร่างกายถึง 1,000 เท่า
แพทย์สามารถใช้เซลล์เม็ดเลือดขาว เพื่อรักษาฮีโมฟีเลียหรือผู้ป่วยที่มีบาดแผลเปิดอย่างรุนแรง การกำจัดปรสิตหุ่นยนต์นาโนสามารถทำสงครามขนาดจิ๋ว กับแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตที่เป็นปรสิตขนาดเล็กภายในตัวผู้ป่วยได้ อาจต้องใช้หุ่นยนต์นาโนหลายตัวทำงานร่วมกัน เพื่อทำลายปรสิตทั้งหมด โรคเกาต์เป็นภาวะที่ไตสูญเสียความสามารถในการกำจัดของเสียจากการสลายไขมันออกจากกระแสเลือด
ซึ่งของเสียเหล่านี้บางครั้งตกผลึกที่จุดใกล้ข้อต่อ เช่น หัวเข่าและข้อเท้า ผู้ที่เป็นโรคเกาต์จะมีอาการปวดอย่างรุนแรงที่ข้อต่อเหล่านี้ นาโนโรบอตสามารถสลายโครงสร้างผลึกที่ข้อต่อได้ ซึ่งช่วยบรรเทาอาการได้ แม้ว่าจะไม่สามารถทำให้อาการกลับคืนสภาพเดิมได้อย่างถาวร การสลายนิ่วในไต นิ่วในไตอาจสร้างความเจ็บปวดอย่างมาก ยิ่งนิ่วมีขนาดใหญ่เท่าใด ก็ยิ่งยากต่อการเคลื่อนผ่าน แพทย์จะสลายนิ่วในไตขนาดใหญ่โดยใช้ความถี่อัลตราโซนิก
แต่ก็ไม่ได้ผลเสมอไปหุ่นยนต์นาโน สามารถสลายนิ่วในไตโดยใช้เลเซอร์ขนาดเล็ก การทำความสะอาดบาดแผล นาโนโรบอตสามารถช่วยขจัดเศษผงออกจากบาดแผลได้ ช่วยลดโอกาสในการติดเชื้อ ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในกรณีของบาดแผลจากการเจาะ ซึ่งการรักษาโดยใช้วิธีการทั่วไปอาจทำได้ยาก การนำทางของนาโนโรบอต มีข้อควรพิจารณาหลัก สามประการที่นักวิทยาศาสตร์ต้องให้ความสำคัญเมื่อดูหุ่นยนต์นาโนเคลื่อนที่ผ่านร่างกาย ได้แก่ การนำทางพลังงาน
และวิธีการที่หุ่นยนต์นาโนเคลื่อนที่ผ่านหลอดเลือด นักนาโนเทคโนโลยีกำลังมองหาทางเลือกที่แตกต่างกัน สำหรับการพิจารณาแต่ละข้อ ซึ่งแต่ละข้อก็มีแง่บวกและแง่ลบ ตัวเลือกส่วนใหญ่สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ระบบภายนอกและระบบออนบอร์ด ระบบนำทางภายนอกอาจใช้วิธีการต่างๆ มากมายเพื่อนำหุ่นยนต์นาโนไปยังตำแหน่งที่เหมาะสม หนึ่งในวิธีการเหล่านี้คือการใช้สัญญาณอัลตราโซนิกเพื่อตรวจจับตำแหน่งของหุ่นยนต์นาโน
การนำทางไปยังปลายทางที่ถูกต้อง แพทย์จะส่งสัญญาณอัลตราโซนิกเข้าไปในร่างกายของผู้ป่วย สัญญาณจะผ่านร่างกาย สะท้อนกลับไปยังแหล่งที่มาของสัญญาณ หรือทั้ง 2 อย่าง หุ่นยนต์นาโนสามารถปล่อยสัญญาณอัลตราโซนิกเป็นพัลส์ ซึ่งแพทย์สามารถตรวจจับได้โดยใช้อุปกรณ์พิเศษที่มีเซนเซอร์อัลตราโซนิก แพทย์สามารถติดตามตำแหน่งของนาโนโรบอทและเคลื่อนย้ายไปยังส่วนที่ถูกต้องของร่างกายผู้ป่วยได้ การใช้อุปกรณ์การสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก
ซึ่งแพทย์สามารถระบุตำแหน่งและติดตามหุ่นยนต์นาโนได้ โดยการตรวจจับสนามแม่เหล็ก แพทย์และวิศวกรที่โพลีเทคนิคมอนทรีออล สาธิตวิธีที่พวกเขาสามารถตรวจจับ ติดตาม ควบคุม และแม้แต่ขับเคลื่อนหุ่นยนต์นาโนโดยใช้การสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก พวกเขาทดสอบสิ่งที่ค้นพบโดยเคลื่อนอนุภาคแม่เหล็กขนาดเล็กผ่านหลอดเลือดแดงของหมู โดยใช้ซอฟต์แวร์พิเศษบนเครื่องการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก เนื่องจากโรงพยาบาลหลายแห่ง
จะมีเครื่องการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก นี่อาจกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม โรงพยาบาลจึงไม่ต้องลงทุนในเทคโนโลยีที่มีราคาแพงและไม่ผ่านการพิสูจน์ แพทย์อาจติดตามหุ่นยนต์นาโนด้วยการฉีดสาร กัมมันตภาพรังสีเข้าไปในกระแสเลือดของผู้ป่วย จากนั้นพวกเขาจะใช้ฟลูออโรสโคปหรืออุปกรณ์ที่คล้ายกันเพื่อตรวจจับสีย้อมกัมมันตภาพรังสีขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านระบบไหลเวียนโลหิต ภาพสามมิติที่ซับซ้อนจะระบุตำแหน่งของหุ่นยนต์นาโน
อีกทางหนึ่งหุ่นยนต์นาโนสามารถปล่อย สารกัมมันตภาพรังสีออกมา โดยสร้างทางเดินด้านหลังขณะที่มันเคลื่อนผ่านร่างกาย วิธีอื่นๆ ในการตรวจจับ หุ่นยนต์ นาโน ได้แก่ การใช้รังสีเอกซ์คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ หรือความร้อน ปัจจุบัน เทคโนโลยีที่ใช้วิธีการเหล่านี้กับวัตถุขนาดนาโนมีจำกัด ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้สูงที่ระบบ
โดยจะตรวจจับสารเคมีสามารถตรวจจับ และติดตามเส้นทางของสารเคมีเฉพาะ เพื่อไปยังตำแหน่งที่เหมาะสม เซนเซอร์สเปกโทรสโกปีจะช่วยให้หุ่นยนต์นาโนเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อรอบๆ การวิเคราะห์ และติดตามเส้นทางของสารเคมีที่ผสมกันอย่างเหมาะสม อาจเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการหุ่นยนต์นาโน อาจรวมถึงกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก ผู้ปฏิบัติงานที่คอนโซลจะสามารถบังคับอุปกรณ์ขณะดูฟีดวิดีโอสด
โดยนำทางผ่านส่วนต่างๆ ของร่างกายด้วยตนเองระบบกล้องค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นอาจใช้เวลาสองสามปีก่อนที่นักเทคโนโลยีนาโนจะสามารถสร้างระบบที่เชื่อถือได้ซึ่งสามารถใส่เข้าไปในหุ่นยนต์ขนาดเล็ก ได้
บทความที่น่าสนใจ การเคลื่อนไหว อธิบายเกี่ยวกับโครงสร้างและขั้นตอนของ การเคลื่อนไหว
