纳米机器人怎样从人体内出来？纳米机器人有什么用处

本文目录

• 纳米机器人怎样从人体内出来
• 纳米机器人有什么用处
• 听说纳米机器人能杀死癌症是真的吗
• 纳米机器人未来能否成为人体的第四道防线
• 人类要什么时候才能用纳米机器人得到永生呢

纳米机器人怎样从人体内出来

纳米机器人可在人体内自行调整形状，不影响速度和运动方向，或许有一天会进入人体内部难以触及的地方，以提供拯救生命的药物。

发表在《科学进展》期刊上的一篇论文中，EPFL和苏黎世联邦理工学院的团队描述了一种受细菌启发的机器人，这种机器人具有生物相容性，能够根据需要修改形状，并且可以在不影响速度的情况下通过狭窄的血管。

有趣的是，论文的第一作者Selman Sakar表示，他们采用了折纸工艺的一种变体kirigami来设计和折叠外部结构。

Sakar在一份声明中说，“我们的机器人具有特殊的组成和结构，能够适应流体的特性，例如，如果它们遇到粘度或渗透浓度的变化，它们会改变形状以保持其速度和机动性，而不会失去对运动方向的控制。”

这一技术背后的秘密就是所谓的水凝胶纳米复合材料，这是一种纳米材料填充的，水合的，结合紧密的聚合物网络，弹性较好。

研究人员并没有在微型机器人内部填充微型传感器、电池和驱动器，而是在纳米复合材料中加入磁性纳米颗粒，以使其响应周围电场的变化。然后，这些机器人可以根据指令或提前变形，也可以利用流体流动自行在腔体中穿行。

这种机器人的其他关键优势是材料成本低廉。团队说它们可以以合适的成本批量生产。

论文作者指出，“自然界进化出大量的微生物，随着环境条件的变化而变化。这个基本原则激发了我们开发微型机器人的灵感，我们面临的主要挑战是开发感兴趣的变化类型的实体，然后将其与新的制造技术相结合。”

未来，该团队计划提高机器人在复杂流体中导航的性能。

纳米机器人有什么用处

医学

可以进入血管清淤，可以进入内脏修复器官。

科学家根据分子病理学的原理已经研制出各种各样的可以进入人体微观世界行走的纳米机器人，有望用于清除有害物质、修复损坏基因、激活细胞能量、维护人体健康和延长人类寿命。医用纳米机器人还处在试验阶段。

材料学

纳米技术的大胆应用设想还包括：利用纳米机器将获取的碳原子逐个组织起来，变成精美的金刚石；将二氧化物分子重新分解为原来的组成部分；在人血中放入纳米巡航工具，它能自动寻找沉积于静脉血管壁上的胆固醇，然后将它们一一分解；将来纳米机器能够把草地上剪下来的草变成面包……在完全意义上讲，世上每一个现实存在的物体无论是电脑还是奶酪都是由分子组成的；

未来展望

25年内，纳米技术学家期望实现这些存在于科学陈列室中的想法，创造出真实的、可以工作的纳米机器。这些纳米机器有微小的“手指”可以精巧地处理各种分子；有微小的“电脑”来指挥“手指”如何操作。“手指”可能由碳纳米管制造，它的强度是钢的100倍，细度是头发丝的五万分之一。“电脑”可能由碳纳米管制造，这些碳纳米管既能做晶体管又能做连接它们的导线。“电脑”也可能由DNA制造，用适当的软件和足够的灵巧性进行武装的纳米机器人可以构建任何物质。

纳米机器人执行任何任务，包括自身复制，都必须动用大量的纳米机器。血液里可能存在数以百万计的纳米机器人；在每一个有毒废物地点可能需要数以万亿计的纳米机器人，要制造一辆汽车可能要调动数以100亿亿计的纳米机器人同时工作。然而，没有一个生产线能生产如此巨大数量的纳米机器人。

但是，纳米科学家眼中的纳米机器可以做到这点。他们设计的纳米机器人可以完成两件事：执行它们的主要任务和制造出它们自身完美的复制体。如果第一个纳米机器人能够制造出两个复制体，这两个复制体每个又可制造出两个自己的复制体，很快就可以获得数万亿个纳米机器人。

利与弊

但是，假如纳米机器人忘记停止复制，会发生什么？如果没有一些内建的停止信号，纳米机器人忘记停止复制，这种灾难的可能后果将会是无法计算的。纳米机器人在人体内快速复制，能够比癌症扩散还要快地布满正常组织；一个发疯的制造食物机器人能够把地球的整个生物圈变成一块巨大的奶酪。

纳米技术学家没有回避危险，但是他们相信他们能控制灾难的发生。其中一个办法是设计出一种软件程序使纳米机器人在复制数代后自我摧毁。另一种办法是设计出一种只在特定条件下复制的机器人，例如只有在有毒化学物质以较高浓度出现时机器人才能复制，或者在一个很窄的温度和湿度范围内机器人才能复制。

就像电脑病毒的传播一样，所有以上这些努力都无法阻止那些不怀好意的人有意释放某种纳米机器人作为害人武器。事实上，一些批评家指出纳米技术可能的危险要大于它的益处。然而，仅仅这些利益就已经太具诱惑力了，纳米技术必将超过电子计算机和基因制药而成为新世纪的技术发展方向。世界可能会需要一个纳米技术免疫系统，这个系统中纳米机器人警察不断地在微观世界中同那些不怀好意的机器人进行战斗。

听说纳米机器人能杀死癌症是真的吗

本人认为，癌细胞是癌症之果，而非癌症之因，要治癌症，得先灭其病因而非病果。对癌症患者最大的威胁不是癌症本身，而是错误的治疗癌症的方法，尤其是要首先规避西医的治疗方法。让时间和事实来验证一切吧！

纳米机器人未来能否成为人体的第四道防线

纳米机器人不是常规意义上的机械机器人，它属于生物学范畴。与其说是机器人，不如说是具有特定功能的人工组装的分子结构，或者是人工组装的细胞结构。

纳米机器人的概念：

纳米机器人的概念属于分子仿生学的范畴, 模拟细胞生 命过程中各个环节, 参照分子生物学原理, 设计制造纳 米尺度上各种各样可在纳米空间进行操作的“功能分 子器件”, 其主要由主体、效应分子和驱动力组成。（引自：用于肿瘤血管栓塞治疗的智能型DNA纳米机器人，科学通报）

人体的三道防线：皮肤，体液，免疫系统。

1. 人体的第一道防线：就是我们的皮肤，以及人体内的器官黏膜。例如呼吸道黏膜上的纤毛，具有清扫病菌和异物的作用。
2. 人体的第二道防线：就是我们体液中的物质，例如溶菌酶，吞噬细胞。在人体皮肤划伤之后，偶有发生的化脓就是吞噬细胞在战斗后留下的战场。
3. 人体的第三道防线：就是我们的免疫器官。例如胸腺、脾脏和淋巴结等。如果有有牙龈发炎，或者是感冒发烧持续时间比较长的人，常常会注意到而后有一块比较硬的突起，那就是淋巴结有炎症。你可以理解为淋巴在同细菌战斗后留下的损伤，不过在症状缓解后，淋巴结都会慢慢恢复。

这三大防线是我们高中生物学都会学习的内容。那么第四道防线是不是纳米机器人？

之所以被成为人体的免疫系统防线，这是有特点的。

1、主动性防御，且实时防护。

不论是皮肤，黏膜，还是免疫系统，都是人体的一部分，一旦有异物，细菌，病毒进入人体，人体就会立刻进行主动防御，并且清楚异物。

2、宽泛性防御，非特定性防御。

人体的免疫系统防御，虽然都有针对性，例如吞噬细胞在处理细菌的时候是非常强悍的小能手。粉尘颗粒一般都会被黏膜上面纤毛清除（非常严重状态下，例如水泥厂的工人在粉尘防护不到位的时候，会造成黏膜损伤，对肺部造成伤害，严重的形成尘肺等情况）。

但是人体的免疫系统是一个宽泛性的防御，基本上都是针对一类物质进行防御，例如病毒，细菌，支原体，粉尘等等。

我们常说的抗体，其实是在病毒的刺激下，人体的免疫系统中B细胞，T细胞，及Th细胞相互作用生产的针对特异性抗原生产的抗体。说白了就是几类细胞合谋创造了杀死病毒的物质。

抗体的产生过程：

B淋巴细胞通过B细胞受体（**R）识别抗原，而T辅助细胞（Th）被抗原呈递细胞(APC)激活，APC对抗原进行摄取、加工、递呈。活化的Th细胞通过分泌多种细胞因子与B细胞上的细胞因子受体结合并相互作用向B细胞提供协同刺激信号。一旦受到刺激，B细胞开始分裂，最终转化为浆细胞。浆细胞分泌抗原特异性抗体，可在血清中检测到。（引自：医学检验诊断：你知道抗体是怎么产生的么？）

纳米机器人能否成为人体的第四道防线，需要具有哪些能力？当前的纳米机器人都是什么样子的？

1、人体不能排斥纳米机器人

如果想成为人体的第四道防线，纳米纳米机器人必须能够中短期，或者长期存在于人体体液中。例如短期存在半年，可以通过体外注射再次补充，例如长时间存在可以通过一次性注射伴随人体终生。

事实上人体不能排斥纳米机器人，让这门纳米机器人的研究门槛高出很多个等级。一方面我们不能直接拿没有经过动物测试的纳米机器人，直接在人体尝试。另外一方面，获批临床试验的难度非常的大。

不论是新药，还是新技术在临床试验中都要经过国家审批的，这可不是一件容易的事情。这一门槛，造就了纳米机器人的发展历程会比较漫长，不是我们想象的10年，或者20年就能够实现全民普及甚至突破性进展。即使技术上有突破，也需要长久的论证过程。

2、纳米机器人要实现多功能性

简答的说，纳米机器人必须能够在一个载体上面可以定制化的开发针对特定病症的改造。例如他可以定点打击恶性肿瘤，同时也可以经过改造，对病毒或者细菌具有一定的作用。在才是一个合格的人体防线。

目前纳米机器人做不到人体的第四道防线，在未来也不会作为向人体第四道防线的角度发展。

纳米机器人的发展方向是：治疗型为主。这主要取决于人体本身是进化的，对于注入一个新的人造物质，是否能够在生物学上，长久性的改变人类的演进，这确实是需要仔细论证的。

目前的纳米机器人都是什么技术在主导？

当前的纳米机器人主要集中在三类技术上面：化合物，功能化DNA，细胞重组技术。

1、化合物纳米机器人：纳米虫。

最早的纳米虫是采用氧化铁分子，组成环形结构，可以携带多肽，通过多肽同肿瘤表皮受体的亲和性。让氧化铁分子在肿瘤表面附着。然后就可以用CT看到微小的肿瘤。化合物技术的难点在于，要找到人体不排斥的物质比较少。并且可性比较差，说白了就是不能随心所欲的开发这种机器人的应用场景。

从机械角度来说，这种机器人就属于专用性的机器人，造价低，但是实用性差。

2、功能化DNA技术——DNA折纸技术

功能化DNA是当前最主流的纳米机器人技术流派之一。

专业化的术语我们就不解释了，有机会的去拜读一下：（科学通报，2019年，第64卷，25期：2625 ~ 2632页： 用于肿瘤血管栓塞治疗的智能型DNA纳米机器人）。

我们来说说通俗化的理解方式：什么是DNA折纸技术

我们都知道DNA是链状结构，两条链，像一个拉链的两边。通过碱基相互配对组合在一起。

这是简化模型，真是的DNA结构要比这复杂的多。

那么理论上，这就有的非常好的东西：可性，可以通过碱基配对的方式，改变DNA的空间结构。大胆一点设想：在特定的结构状态下，是否可以以链条的方式，构建出正方型，三角形，长方形的结构？

事实上确实是可以的！从1980年, Seeman首次提出工程化DNA自组装纳米结构的概念到2017年的DNA折纸技术的发展。经历了非常丰富多彩的过程。

（图片引自：用于肿瘤血管栓塞治疗的智能型DNA纳米机器人，不做商用，侵权即刻删除）

有不少朋友会说，我看不懂英文，你不需要看懂英文。你只要看结构就行了。这就是我们上面讨论的，用DNA链条折出来的各种结构，有立方体，有类似球体，还有笑脸等等。

这个技术有啥用？这个技术的用处在于：空间立体的优势是什么？

是可以装东西啊！可以在这个结构中装入功能蛋白，或者其他的东西，甚至装一些特定的受体。这不就是一个非常理想的运输物体吗？

那他智能在什么地方？

智能化的体现，在于这个空间结构上面，如果你在设计这个结构的时候，提早的考虑在什么状态下这个结构可以打开。那就是非常自动化的一个药物投放器。事实上就是这么做的。特定状态下碱基会打开，释放内部的功能蛋白。

是不是感觉很牛！问题在于他的发展还需要漫长的动物实验，和人体的临床实验。慢慢等吧，一个临床实验基本上都是1-2年。

3、重组细胞。

重组细胞计数是2019年底发布的新技术，这个是使用人工智能+生物技术的一次尝试。

这个东西看起来很高大上，解释起来并不算费劲。但是要有一点生物学尝试。

这玩意是由佛蒙特大学（简称UVM）的计算机科学家和机器人专家Joshua Bongard创造的。

左边是计算机模型下面重组细胞的结构：红色的是蛙心肌细胞膜组织，蓝色的是蛙表皮细胞膜组织。

知识点：心肌细胞膜线粒体较多，你可以理解为主动收缩能力强，会动。表皮细胞膜主动收缩能力较弱。

这就相当于，你将一群蚂蚁聚拢在一起，只有一部分蚂蚁在动，那么这个整体是对外展现的就是这几个能动的蚂蚁共同的步伐。

因此，这也就给你解释了，为啥他会用到计算机的原因。假设每一个红色的小方格都是一个心肌细胞表皮的部分结构，这一个结构的动作就是收缩这么一个简单的动作。

那么多个放到一起，如何通过数量，空间排列实现他们力量相互作用后，仍有一个整体的对外作用力。这就只能通过计算机来拟合了。

用通俗的话说，你感觉这一群人在乱跑，但是他们大方向是向南跑，如何做到让他们向南跑，就需要有几个牵引的力量。

因此，下面这个图就非常清晰的说明了人造细胞机器人是如何运动的！

看到第二个细胞没有？蓝色部分基本不动，只有红色部分再收缩运动。

因此，这个细胞机器人就有的一个载体的功能，可以定向运动，同时他本身的结构又比较大。是细胞结构，在细胞上面做相应的设计，包括携带蛋白，甚至携带特定的抗体都是一样实现。这就比DNA的可操作性更大了。

同时这类细胞，机体不会排斥，并且可以降解。这就是优势！

总而言之：纳米机器人没有你想的那么简单，同时也跟我们经常看到的这种图片大相径庭。你可别相信所谓的纳米机器人就是机械结构的机器人。

这个图里纳米机器人，永远都是科幻，不会成为现实，现实的纳米机器人一定不长这个样子。

从我一个做机器人的角度来说，机械自动化的机器人永远不可能做到这么小，因为物理不允许。

人类要什么时候才能用纳米机器人得到永生呢

人类要做到永生，我认为靠人类自然基因新旧代谢是做不到的，人类的载体是物质，物质总有损坏的时候，人体基因本身就有生老衰弱的过程，人衰弱时就会生病，最后总有因病不治死亡那一天，这个特性不改变，人类是做不到到永生的。人类想要做到永生，前提条件人类必须具备改变人体基因的技术条件，在这基础上还需具条制造各种人造器官，并具备修复更换各人体器官的技术，能做到想怎么改就怎么改，只要科技一直发展下去，我认为这些都是可以做到的，所以在技术上将来要做到永生是有可能的，只要这方面的研究不停止，这些技术应该在几百年内就能达到，但事物总会有得有失，如果人类在技术上做到永生，人类只有新增人口，没有死亡的人口减少，人口会一直增加，直到有一天地球无法承载增长的人口，就一定会产生新的问题，比如地球因环境透支变得不再适宜人类生活等各种问题都有可能发生，就算人类迁移到外星球，这些问题同样会随着人口迁移一起带过去，这些问题同样会影响到人类不能永生。