|
Nanorobot bilimi , bir [[nanometre]] (10<sup>−9</sup> meters) veya buna yakın ölçekli parçalar içeren makine veya robot yaratan gelişen bir teknoloji alanıdır. Daha özel bir deyişle, nanorobotics, 0,1-10 mikrometre ölçekli cihazlar ile [[nanoteknoloji]] mühendislik disiplini içinde nanorobotlar tasarlama ve inşa etmek ve aynı zamanda nano ölçekler ve moleküler bileşenler üretmektir. Nanobots, nanoids, nanites,nanomachines veya nanomites gibi özel isimlere sahip türkçe anlamları cüce, nanomakina, böcekçik gibi anlamlara gelen bu isimler sürekli olarak araştırma ve geliştirme altında olan bu nanorobotları tanımlamak için kullanılırlar.Nanomakinalar büyük ölçüde araştırma v, e geliştirme aşamasında olmasına rağmen bazı ilkel moleküler makineler ve nanomotorlar test edilmiştir. Örneğin, yaklaşık 1,5 nanometre uzunluğundaki bir anahtara sahip bir sensör, bir kimyasal örnekteki özel moekülleri sayma yeteneğine sahiptir. Nanaomakinelerin ilk yararlı uygulamaları tıbbi teknoloji alanında; kanser hücrelerini tespit ve imha için olabilir. Bir diğer potansiyel uygulama alanı ise, ortamdaki zehirli kimyasalları tespit ve konsantrasyonunu ölçme olarak düşünülebilir. [[Rice üniversitesi]] kimyasal yollarla tek [[molekül]]<nowiki/>lü ve jantları [[bucky küreleri]] içeren bir araba geliştirdi. Araba, çevre sıcaklığını kontrol ederek ve [[taramalı tünelleme mikroskopu|taramalı tünelleme mikroskobu]]<nowiki/>nu yerleştirerek çalıştırıldı.
Nanorobot bilimi bileşenlerinin [[nanometre]]( 10-9) ölçekte olduğu [[makine]]ler ve [[robot]]lar üreten yeni bir teknolojidir. Daha spesifik olarak, nanorobot bilimi [[nanoteknoloji]] mühendisliği disiplini ya da nano, moleküler skalada büyüklüğü 0.1-10 [[mikrometre]] arasında değişen nanorobotlar tasarlayamak olarak tanımlanabilir. [[Nanobots]], [[nanoidler]], [[nanomakinalar]] ya da [[nanomitler]] son zamanlarda üzerinde çalışılmakta olan cihazların isimleridir.
Nanomakinler geniş ölçekte araştırma ve geliştirme fazındadır fakat bazı basit moleküler makinalar ve nanomotorlar test edilmiştir. Bunun bir örneği kimyasal örnek içindeki spesifik molekülleri sayabilen yaklaşık 1.5 nanometrelik geçiş anahtarı olan sensördür. Nanomakinelerin ilk kullanışlı uygulamaları [[medikal]] teknolojide gerçekleşmiştir. Diğer bir uygulamada çevrede var olan toksik kimyasalların bulunması ve konsantrasyonlarının ölçülmesidir. [[Rice Üniversitesi]]’nde tekerlekler için buckytopları içeren ve kimyasal bir işlemle geliştirilmiş tek molekül araba geliştirilmiştir. Bu araç çevre sıcaklığının kontorolü ve taramalı elektron mikroskobu ucunda konumlandırılmayla aktif hale getirilmiştir.
Bir başka tanım ise, nanoölçek çözünürlük ile hareket ettirilen veya nanoölçekli nesneler ile etkileşime duyarlı robotlardır.Bu gibi cihazlar için [[Moleküler makina|moleküler makinalar]] tanımı yerine tarama ve araştırma mikroskobisi demek daha uygun olur. Mikroskop tanımı düşünülerek, [[atomik kuvvet mikroskobu]] gibi büyük aletler, manipülasyon göstermesi için ayarlandığında bir nanorobotik aygıt gibi düşünülebilir. Bu açıdan bakıldığında, makro ölçekli robotlar veya mikro robotlar, nano ölçek ile doğrulukla hareket edebilen nano robotlar olarak düşünülebilir.
Diğer bir tanımla robot nano ölçekte cisimlerin etkileşimlerine ya da nano ölçekli değişimlere imkan sağlamaktadır. Bu şekildeki aletler nanorobotların birer moleküler makine olarak tanımlanmasının yerine daha çok mikroskopiyle ve taramalı inceleme mikroskopisiyle ilişkilidir. Mikroskopi tanımını takiben hatta [[atomik güç mikroskopu]] gibi büyük cihazlar nano ölçekte değişiklikler yaptığında nanorobotlar olarak görüleceklerdir.
== Nanorobot Teorisi ==
[[Richard Feynman]]’a göre, eski, mezun ettiği öğrencilerinden ve aynı zaman işbirliği yaptığı öğrencisi [[Albert Hibbs]], Feynman’a; Feynman’ın teorik mikro makinelerinin medikal alanda kullanımını önerdi (circa 1959). Hibbs,bir gün bazı tamir makinelerinin çok küçük bir boyuta indirgenebileceğini hatta bu 2makinelerin doktorların bile önüne geçebileceğini belirtmiştir. Bu fikir 1959 da feynman’ın ''There’s Plenty'' of Room at he Bottom ''adlı yayınladığı bir yazısı ile birleştirilmiştir.''Nanorobotlar mikroskobik büyüklüklerde olduğu için, mikroskobik ve makroskobik vazifelerde kullanılmaları için bir çok sayıda ve birlikte çalıştırılmaları gereklidir. Bu nanorobot kümeleri ( replikasyon yapamayanları ve doğal ortamda sınırlanmamış replikasyon yapabilenleri ) çoğu [[bilim kurgu]] hikayelerinde yer alır. Örneğin; Star Trek’teki Borg nanosondaları. Bazı nanorobot taraftarları, daha önceden çoğalmasına yardım ettikleri [[gri yapışkan]] senaryolarına tepki olarak, nanorobotların sınırlanmamış fabrika ortamında replikasyon yeteneğine sahip olmalarının sözde üretken nanoteknolojiyi oluşturmada gerekli bir kısım olmadığını ve kendi kendini üretim aşamasının ( repliklasyon ) , geliştirilmiş olsa bile, doğal olarak güvenli olması gerektiğini düşünmüşlerdir. Bu fikirleri ile güncel planlarının serbest üretim repliköterleri için değil moleküler üretimi geliştirmek için yardımcı olduğunu öne sürmüşlerdir. Nanorobotlar hakkındaki en detaylı tartışma aralarında algılama, güç iletişimi, navigasyon, manipülasyon ve yerleşik hesaplama gibi özel tasarım konularını da kapsayan, medikal nanomedicine adı altında Robert Freitas tarafından yapılmıştır.Bu tartışmalardan bazıları inşa etme seviyesinin altında kalarak, detaylı mühendislik seviyesine yükselemez.
[[Richard Feynman]]’a göre Feynman’ın teorik mikromakinelerinin(bkz. [[Nanoteknoloji]]) medikal kullanımı fikrini ileri süren [[Albert Hibbs]] onun eski öğrencisi ve iş arkadaşıdır. Hibbs tamir makinelerinin bir gün büyüklüğü azalacak teoride olduğu gibi “doktoru yutacak” hale gelebileceğini ileri sürdü. Bu fikir Feynman’ın 1959 da ki makalesine(There’s Plenty of Room at the Bottom) katıldı.
Nanorobotların mikroskopik ölçüde görüldüğü için onlardan birlikte çok sayıda kullanmanın mikroskopik ve makroskopik görevleri gerçekleştirmeleri için gerekli olduğu düşünülmüştür. Hem kopyalanamazr hem de doğal çevrede serbest biçimde kopyalanma yetisine sahiptir bu nanorobot yığınları Star Trek’de ki Borg nanoproblar ve [[The New Breed]]’in [[The Outer Limits]] bölümü gibi bir çok [[bilim kurgu]] hikayesinde yer aldı.
Nanorobotiğin bazı taraftarları, önceden nanorobotların dışarıda çevrsel faktörlerin etkisi olmadan kopyalanabileceklerini [[grey goo]] senaryolarına karşı çıkmışlardır. Dahası serbest yenileyiciler olmaksızın moleküler üretimin kullanılması ve geliştirilmesi fikrini ileri sürmüşlerdir.
Nanorobotiğin daha detalı teorik tartışması Robert Freitas tarafından nanotıpta algılama, güç iletişimi,navigasyon,manipülasyon,hareket ve yerleşik hesaplamaları gibi özel tasarlama konularını içeren sunulmuştur.
== Yaklaşımlar ==
=== Biyoçip ===
Nanoelektronik, fotolitografi ve yeni biyomalzemelerin biyomateryallerortak kullanılması, cerrahi aletler, tanıenstrümantasyon ve ilaç gönderimitanı ve dağıtımı gibi biryaygın çokmedikal uygulamalarında, medikal uygulamadauygulamalar kullanılmaktadırlar.ile Bumümkün şekildebir nanorobot üretimi sağlar.Nanoteknoloji nanoteknolojiölçekli skaladabu üretim sonmetodu zamanlardaşu anda elektronik endüstrisindesanayinde kullanılmaktadırkullanımdadır. ElektrikBu aletlerenedenle tele-operasyon çalışma ve ilerigelişmiş medikaltıbbi aletlercihazlar gibiaçısında, dahananorobotlar kullanışlıentegre nanorobotlarnanoelektronik aygıtlardan yerleştrilmelidiroluşmalıdır.
=== Nubotlar ===
Nubot günümüzde nükleik asit robotlarının bir adı olarak kullanılmaktadır. Nubotlar nano ölçekli organik moleküler makinelerdir. Nanomekanik araçlar ile DNA yapısı 2D ve 3D olarak birleştirmeye olanak sağlar.DNA küçük moleküller kullanılarak aktive edilebilen, proteinler ve diğer DNA molekülleri üzerine kurulmuş bir makinedir. DNA maddelerini baz alan biyolojik devre geçitleri, hedeflenmiş sağlık problemleri için ilaç transferine olanak sağlayan moleküler makineler olarak tasarlanmışlardır. Böyle madde dayanaklı sistemler, akıllı biyomadde ilaç teslimat sistemine çok benzer şekilde çalışır.
nubot “nükleik asit robotu” nun kısaltılmışıdır. Nubotlar nano ölçekte moleküler organik robotlardır. DNA yapısı iki boyutlu ve üç boyutlu nanokimyasalları bir araya getirebilir. DNA tabanlı makinalar küçük molekülleri, proteinleri ve diğer DNA moleküllerini aktive edebilir. DNA materyalleri üzerine biyolojik döngü kapılarına hedeflenen bir sağlık probleminde in vitro ilaç gönderimine imkan veren bir moleküler makine görevi yaptırıldı. Bu şekilde materyal bazlı sistemler akıllı ilaç gönderim biyomateryallerine , üretilmiş prototiplerin in vivo teleoperasyona göre daha yakındır.
=== Yüzey-Bağlantı Sistemleri ===
BirSentetik takımmoleküler raporlarmotorların yüzeylerle yüzeylereilişkisi bağlananüzerine sentetikbir molekülerçok motorlarırapor göstermiştirgeliştirilmiştir. Bu basit nanomakineler makroskopik materyallerin yüzeylerinde sınırlandırıldığında makine benzerigibi hareketharekette içinebulundukları girdikleri gösterilmiştirgözlemlenmiştir. Bu demirlidemirlerle sabitlenmiş motorlar nano ölçekli taşıyıcı olarak yüzeydeki materyallerin pozisyonlarında ve hareketinde kullanıldı.
=== Pozisyona Bağlı Nanobirleşme ===
Nanofaktori2000 birliğiyılında [[2000]]Nanofaktöri yılındabirliği, ,[[Robert Freitas]] ve [[Ralph Merkle]] tarafından 4 ülkede 10 organizasyon ve 4 ülkeyi içeren araştırma ve geliştirme odaklı olarak kurulmuş bir araştırma ajentasıdıracentasıdır. Özellikli hedefi kontrollü elmas Elmas mekanosentezi ve elmasla medikal nanorobotlar yapabilen elmas nano fabrikasıfabrikaları kurmak özellikli kurmaktırhedefidir.
=== Bakteriler Merkezli ===
Bu görüş [[Escherichia coli|Escherichia Coli]] gibi mikroorganizmaların kullanımını baz almaktadır. İtici güç için kamçılarını kullanan bir türdür. Biyolojik entegre aletlerin hareketleri elektromanyetik alanlar tarafından kontrol edilir. Nebraska üniversitesinin kimyacıları bakteriler ile silikon bir bilgisayar çipini birleştirerek bir nem ölçer oluşturdular.
Bu yaklaşım Escherichia coli gibi biyolojik mikroorganizmaların kullanımını ileri sürmektedir. Böyle bir model itici güç için kamçıları kullanmaktadır. Elektromanyetik alanlar bu şekildeki biyolojik entegre aletlerin hareketlerini kontrol eder. Nebraska Üniversitesi’nden kimyacılar bakteriler ve silikon bilgisayar çipinin birleştirilmesiyle bir nem ölçer oluşturdular.
=== Açık Teknoloji ===
[[Birleşik Devletler ]] Genel Birliği nanobiyoteknoloji için açık teknoloji yaklaşımınıgörüşünü önerdiöne sürdü. [[UN ]]’ye ye gönderilensunulan bu yaklaşıma göregörüş; bilgisayar sistemlerinin gelişimigelişiminin açık kaynaklar yoluyla oldu,olduğunu ve aynı yaklaşımın nanorobotlar içindeiçin aynıde yaklaşım sergilenirsesergilenmesiyle, nanorobot bilimininbu teknolojinin gelişiminitopluma toplumyararının yararınaartacağı hızlandırabiliryönündeydi. NanobiyoteknolojiBu teknoloji yeni insan mirasımirasları olarak yeni geleceklere bırakılabilir ve etik uygulamalar ve barışçıl amaçlar üzerineuğruna kurulu açık teknoloji ile geliştirilebilirkullanılabilir. Açık teknoloji böyle birbu amaç içinuğrunda bir anahtar konumundadır. ▼
▲Birleşik Devletler Genel Birliği nanobiyoteknoloji için açık teknoloji yaklaşımını önerdi. UN ye gönderilen bu yaklaşıma göre bilgisayar sistemlerinin gelişimi açık kaynaklar yoluyla oldu, nanorobotlar içinde aynı yaklaşım sergilenirse, nanorobot biliminin gelişimini toplum yararına hızlandırabilir. Nanobiyoteknoloji insan mirası olarak yeni geleceklere bırakılabilir ve etik uygulamalar ve barışçıl amaçlar üzerine kurulu açık teknoloji ile geliştirilebilir. Açık teknoloji böyle bir amaç için bir anahtar konumundadır.
=== Nanorobot Yarışı ===
Teknolojinin gelişmesiyle uzay ve nükleer silah alanında yarışlar ortaya çıkmıştır. Aynı durum [[Nanorobot Bilimi|nanorobot]]<nowiki/>lar için de söz konusudur. Nanorobotların günümüz teknolojisine dahil edilmesi konusunda bir çok haklı neden vardır. [[General Electric]], [[Hawlett-Packard]], [[Northrop Grumman]] ve [[Siemens]] gibi şirketler son zamanlarda nanorobotların araştırılması ve geliştirilmesi konusunda çalışan büyük şirketlerden bazılarıdır.Cerrahlar ise medikal ameliyatlar için nanorobotları kullanma yolları aramaktadırlar. Araştırma enstitüleri ve üniversiteler 2 milyar doları bulan geniş kaynaklı bütçeler ile nanocihazların medikal alanda kullanımına olanak sağlayacak yollar aramaktadırlar. Bankerler ise ticaret açısından bu konuya önem vermektedirler.Nanorobotlar üzerine bir çok patent günümüzde sahibini bulmuştur.[[Radyo]]<nowiki/>nun icadı ile başlayan teknolojik gelişmelerde görülen tekelleşme, nanorobotlar ile de son zamanlarda gündeme gelmiştir.
Teknoloji gelişmeler uzay yarışı ve nükleer silahlar yarışı gibi yarışları doğurmuştur nanorobotlarda da böyle bir yarış gerçekleşmektedir. Nanorobotların yeni teknolojilere dahil edilebileceğine izin veren bir çok neden vardır. Bunlardan bazıları [[General Electric]], [[Hawlett-Packard]], [[Synopys]], [[Northrop Grumman]] ve [[Siemens]] gibi son zamanlarda nanorobotların araştırılması ve geliştirilmesi üzerine çalışan büyük şirketlerdir.Cerrahlar medikal ameliyatlar için nanorobotların kullanımın yollarının belirlenmesine başlamışlardır. Üniversiteler ve araştırma enstitüleri hükümet ajansları ile 2 milyar dolara kadar uzan kaynaklarla nanocihazların ve medikal uygulamaların geliştirilmesi için çalışmaktadır. Bankerler stratejik olarak gelecek nanorobot ticaretinin öncüsü olmak amacıyla bu konuya özen göstermektedirler. Nanorobot davası ve tekelleşme çoktan ortaya çıkmıştır. Nanorobotlar üzerine çok sayıda patent bu konu üzerine yoğunlaşmış şirketlere patent ajanslarınca verilmiştir. [[Radyo]]nun icadı gibi teknolojik gelişmelerde de görülen büyük şirketlerin tekelleşmesi konusu nanorobotik konusundada son zamanlarda davalara sebep olmuştur.
== Potansiyel Uygulamalar ==
Nanorobotiğin tıptaki potansiyel uygulamaları; [[kanser]] için erken teşhis ve hedeflenmiş ilaç teslimi, biyomedikal aletler, ameliyat, [[diyabet]] için farmakokinetik gözetim ve sağlık hizmetleridir.
Cerrahi, [[farmokinetikler]], [[diabet]]in gözlemlenmesi ,[[biyomedikal]] aletler, kanser için ilaç gönderimi ve sağlık bakımı gibi tıp uygulamaları nanorobotların potansiyel uygulamalarıdır.
İleri ki planlar medikal nanoteknoloji ile hastalara hücresel seviyede enjekte edilecek nanorobotların kullanılmasıdır. Bu şekilde nanorobotlar tıpta çoğalmadan kullanılmak niyetindedir. Çoğalma cihazın kompleksliğini attırdığı, güvenilirliği azalttığı ve medikal misyonun önünü kapattığı için gereksizdir.
Bazı planlarda, ileri medikal nanoteknolojinin hastaya özel olarak kullanılan ve hücresel seviyede çalışan nanorobotlar çalıştıracağı beklenmektedir. Tıpta kullanılması düşünülen bu robotlar, kendini yenileyemez olmalıdır çünkü yenileme işlemi gereksizce araç karmaşıklığını artırmakta, güveni azaltmakta ve tıp misyonuyla çatışmaktadır.
Nanoteknoloji farmosotical üretimlerin gönderiminin optimizasyonuna çözüm olabilecek geniş çaplı yeni teknolojilerin gelişimini vaat etmektedir. Şuanda kemoterapi gibi tedavilerdeki zararlı yan etkiler daha çok hedef hücreye tam entegre olamayan ilaç gönderim metotlarından kaynaklanmaktadır.[[Harvard]] ve [[MIT]] deki araştırmacıların 10 nm çapındaki özel [[RNA]] iplikçiklerine kemoterapi ilaçlarıyla doldurulmuş nanopartikülleri bağlamadılar. Bu RNA iplikçikleri kanser hücrelerine bağlandılar. Bu kötü yan etkilerden uzaklaşmak isteyecen kanser hastarı için büyük bir potansiyele sahip ilaç gönderim methodu haline geldi.
Nanorobotların bir diğer uygulaması ise doku hücrelerinin tamirine eşlik etmeleridir. İltihaplı hücrelerin ya da nötrofil, lenfosit, monosit ve mast hücrelerini de içeren beyaz kan hücrelerin tedavisi doku yaralanmasının ilk tepkileridir. Çünkü nanorobotlar çok küçüklerdir tedavinin yapılacağı hasarlı bölgeye kan damarları yoluyla ulaşırlar beyaz hücrelerin yüzeylerine kendilerini bağlayabilirler. Belirli maddeler iyileştirmeyi hızlandırmak üzere kullanılabilirler.
Nanoteknoloji, isteğe uyarlanmış çözümler geliştirmede geniş bir skalada yeni teknolojiler sağlamaktadır. Günümüzde, kemoterapi gibi zararlı yan etkileri olan tedavilerin hastaya zarar vermesinin asıl sebebi ilaç teslimatı metodlarının istenen hedef hücrelerin kesin ve doğru bir şekilde yerini saptayamamasıdır. [[Harvard]] ve [[MIT]]’deki araştırmacılar, yaklaşık 10 nm çapına sahip özel [[RNA]] ipliklerine ulaşabilmişlerdir ve nano parçacıklarını kemoterapi ilacıyla doldurmuşlardır. Bu RNA iplikleri kanser hücrelerini kendine çeker. Bir nano parçacık bir kanser hücresiyle karşılaştığında ona yapışır ve ilacı kanser hücresine yayar. Bu yöntem, kemoterapinin zararlarından kaçınmada oldukça etkilidir.
Bu mekanizmanın gerisinde ki bilim gerçekten komplekstir. Transmigrasyon olarak bilinen bir süreç ile kan endotellerindeki hücre kanalları kan damarlarının ve hareketli hücrelerin açılması için hareketli hücrelere, iltihaplı hücreler bağlanarak güç oluşturur.
Amerikan FDA kuruluşu nanoteknolojiyi büyüklüğe göre düzenlemektedir. FDA ayrıca bir kimyasal yollarla ilaçları ve fiziksel yollarla cihazları da düzenlemektedir. Tekli moleküller benzerleri gibi Turing makinesi olarak kullanılırlar evrensel hesaplamaları ve fizksel (ya da kimyasal )uygulamaları yapabilirler. İlaç yükü bir şekilde arttığında bir önceki ilacı inaktive hale getirebilecek güvenlik sistemleri geliştirilmektedir. Yazılımlar ile toksik testler geliştirilmiştir. Nanoteknolojide ki yeni gelişmelerle bu küçük cihazlar önceki formalarına göre daha akıllı hale getirilecektir. İlaç molekülleri cihazlardan daha yavaş ve daha pahalı bir hale gelmektedir ve cihazların düzenleme yolları ilaçlara göre daha basittir. Muhtemelen daha akıllı hale gelmesi nanomakinelerin onların gerekliliğini haklı kılacaktır. Nanocihazlar ilaçlardan daha hızlı onaylanmışlardır böylece üreticiler içinde hastalar içinde faydalı olacaklardır.
Nanorobotların bir başka önemli uygulaması ise, beyaz kan hücrelerinin ve doku hücrelerinin tamirine yardım etmesidir. Beyaz kan hücrelerinin etkilenmiş alana doğru güçlendirilmesi dokuların yaralanmaya karşı verdiği ilk tepkidir. Küçük yapılarından dolayı nanorobotlar kendilerini güçlendirilen beyaz hücrelerin yüzeyine bağlayabilir ve burada onarma işlemine yardım edebilirler. Bazı maddelerin iyileşme sürecini hızlandırma özelliği vardır.
Bunun arkasında yatan bilim oldukça komplekstir. Kan [[endotel]]<nowiki/>ine hücre geçidi, [[transmigrasyon]], hücre yüzeyi reseptörleriyle [[adhezyon]] molekülleri arasındaki ilişkiyi içeren bir mekanizmadır. Robotlar kendilerini göç eden iltihaplı hücrelere bağlayarak, kompleks bir transmigrasyon ihtiyacını ortadan kaldırabilirler.
US FDA, şu anda nanoteknolojiyi boyut bazında düzenlemektedir. Ayrıca cihazları fiziksel yollar ile düzenlerken kimyasal yollar ile de ilaçları düzenlemektedir. Tek moleküler yapıda olanlar benzerleri gibi [[Turing makinesi]] olarak kullanıldıkları gibi evrensel hesaplamaların yanı sıra fiziksel ve kimyasal hesaplamalar yapabilirler. İlaç dozu aşırı arttığı durumda ise bir önceki ilacı inaktive edecek güvenlik sistemini de geliştirebilirler. Toksik testler yazılımlar ile geliştirilmiştir. Nanoteknolojideki gelişmeler ile küçük cihazlar daha kullanışlı ve akıllı hale gelmektedir. İlaç molekülleri ise cihazlara göre daha yavaş ve daha pahalı olmakla birlikte , cihazların kullanımı daha basittir. Daha akıllı hale gelen cihazlar nanomakineleri haklı çıkarmaktadır. Nanocihazlar ilaçlardan daha fazla rağbet görerek üretici ve hastalar için daha faydalı olacaktır.
==İleri Okuma==
| 