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Verlängerung der Lebensdauers-Zeitschrift

LE Magazine im Januar 2009
Berichte

Nanotechnologie und radikal dauerhafte Spanne

Durch Robert A. Freitas Jr.
Nanotechnologie und radikal dauerhafte Spanne

Eine Revolution in der medizinischen Technologie taucht groß auf dem Horizont auf. Das Mittel der Änderung ist mikroskopisch klein und wird in der heutigen Nomenklatur als Nanotechnologie definiert.

Nanotechnologie ist die Technik von molekular genauen Strukturen und schließlich von molekularen Maschinen. Das „Nano“ Präfix bezieht sich die auf Skala dieses Baus. Ein Nanometer ist EinBillionste eines Meters, die Breite von ungefähr fünf Kohlenstoffatomen, die nebeneinander angeschmiegt werden. Nanomedicine ist die Anwendung der Nanotechnologie zur Medizin. Das entscheidende Werkzeug von nanomedicine ist der medizinische nanorobot-a Roboter die Größe einer Bakterie, bestanden aus Molekülgröße zerteilt Makroskalagängen, -lagern und -ratschen ein wenig ähneln. Medizinisches nanorobotics hält das größte Versprechen für das Kurieren von Krankheit und die Erweiterung der Gesundheitsspanne. Mit sorgfältiger Bemühung konnten die ersten Früchte des medizinischen nanorobotics anfangen, in der klinischen Behandlung schon in dem 2020s zu erscheinen.

Was ist ein medizinisches Nanorobot?

Wie ein regelmäßiger Roboter wird ein nanorobot möglicherweise von vielen Tausenden der mechanischen Teile wie Lager und Gänge gemacht, die aus starkem diamantenähnlichem Material bestehen. Ein nanorobot hat die Motoren, zum von Sachenbewegung und möglicherweise von Manipulatorarmen oder von mechanischen Beinen für Mobilität herzustellen. Es hat eine Stromversorgung, damit Energie, Sensoren, zum seiner Aktionen zu führen und ein Bordcomputer sein Verhalten steuert. Aber anders als einen regelmäßigen Roboter, ist ein nanorobot sehr klein. Ein nanorobot, das durch den Blutstrom reisen würde, muss genug klein sein, durch sogar die schmalsten Kapillaren im menschlichen Körper zusammenzudrücken. Solche Maschinen müssen als die roten Zellen in unserem Blut kleiner sein. Ein bequemes Maß der Größe ist der Mikrometer oder ein-millionstel eines Meters. Eine rote Zelle ist ungefähr sieben Mikrometer breit. Ein Blut-getragenes medizinisches nanorobot ist gewöhnlich nicht größer als zwei bis drei Mikrometer in seinem größten Maß. Die Teile, die ein nanorobot bilden, sind noch, gewöhnlich eine bis zehn Nanometer an Größe viel kleiner. Zum Beispiel ist das Planetengetriebe, das herein gezeigt wird (Abbildung 1 unten) ein vorgeschlagener einfacher Mechanismus, der eine Art Drehbewegung in andere umwandelt. Es ist ungefähr vier Nanometer weit und würde ungefähr 4.000 Atome enthalten, die in einer atomar genauen Struktur vereinbart werden.

Zukünftige Werkzeuge für das Kämpfen von Infektion

Wie was sähe möglicherweise ein typisches medizinisches nanorobot aus? Das „microbivore“, das herein gezeigt wurde (Abbildung 2 unten) würde als eine künstliche mechanische weiße Zelle auftreten und suchen würde aus und verdaut unerwünschte Krankheitserreger einschließlich Bakterien, Viren oder Pilze im Blutstrom. Ein Patient mit einer bloodborne Infektion würde mit einer Dosis von ungefähr 100 Milliarde microbivores eingespritzt möglicherweise (ungefähr 1 cm). Wenn eine gerichtete Bakterie an ein microbivore stößt, hält die Mikrobe an den nanorobots fest, die wie eine Fliege Oberflächen sind, die auf Fliegenfänger gefangen wird. Ineinanderschiebend hält sich auftauchen vom Rumpf der microbivores und transportieren den Krankheitserreger in Richtung zur Front des Gerätes, Eimerketteart und in den Mund der microbivores „.“ fest Einmal nach innen, ist die Mikrobe gehackt und in Aminosäuren, in Monokleotide, in einfache Fettsäuren und in Zucker verdaut. Diese grundlegenden Moleküle werden dann harmlos zurück in den Blutstrom durch eine Absaugöffnung an der Rückseite des Gerätes entladen. Der ganze Verdauungszyklus dauert nur 30 Sekunden. Eine komplette Behandlung führte möglicherweise oder Stunden Protokoll, weit schneller als die Tage oder die Wochen häufig benötigt, damit Antibiotika arbeiten. Wenn die nanorobotic Behandlung fertig ist, benutzt der Doktor ein Ultraschallsignal, den verteilenden microbivores zu sagen, dass ihre Arbeit erledigt wird. Die nanorobots dann nehmen den Körper durch die Nieren heraus und werden mit dem Urin zu gegebener Zeit ausgeschieden. In Verbindung stehende nanorobots konnten programmiert werden, um sogar die kleinsten Gesamtheiten von frühen Krebszellen schnell zu erkennen und zu verdauen.

Abbildung 1.-Nanoskalaplanetengetriebe. Abbildung 2. Microbivore. Designer Robert A. Freitas Jr. , zusätzlicher Entwurf Forrest Bishop. Abbildung 3. Chromallocytes.
Abbildung 1.-Nanoskalaplanetengetriebe. Abbildung 2. Microbivore. Designer Robert A. Freitas Jr. , zusätzlicher Entwurf Forrest Bishop. Abbildung 3. Chromallocytes.
Abbildung 4.-Nanoskalaplanetengetriebe. Abbildung 5. Microbivore. Designer Robert A. Freitas Jr. , zusätzlicher Entwurf Forrest Bishop.
Abbildung 4. IBM-Logo buchstabiert heraus in den Atomen. Abbildung 5. Mechanosynthetic-tooltip legt Kohlenstoffatome auf Diamantoberfläche nieder.

Ersetzen von abgedroschenen oder geschädigten Zellen

Medizinische nanorobots konnten auch benutzt werden, um Chirurgie auf einzelnen Zellen durchzuführen. In einem Verfahren würde ein nanorobot, das ein „chromallocyte“ genannt wurde (Abbildung 3 oben), gesteuert von einem Arzt, alle vorhandenen Chromosomen von einer kranken Zelle extrahieren und neue Neue in ihren Platz einfügen. Dieser Prozess wird Chromosomersatztherapie genannt. Die Ersatzchromosomen werden früher, außerhalb des Körpers des Patienten, unter Verwendung eines Tischplattennanofactory hergestellt, das ein molekulares Fließband einschließt. Dient eigenes Einzelpersonengenom des Patienten als der Plan, das neue Genmaterial zu fabrizieren. Jedes chromallocyte wird mit einer einzelnen Kopie eines digital korrigierten Chromosomensatzes geladen. Nach Einspritzung reist jedes Gerät zu seiner Zielgewebezelle, trägt den Kern ein, ersetzt alte abgedroschene Gene durch neue Chromosomkopien, dann nimmt die Zelle heraus und wird vom Körper entfernt. Wenn der Patient wählt, konnten geerbte defekte Gene durch die nicht-defekten Basispaarreihenfolgen ersetzt werden und zu einem gesunden Zustand umprogrammiert zu werden Erbkrankheit und sogar ermöglichenden Krebszellen dauerhaft kurieren alle mögliche. Möglicherweise am wichtigsten, könnte Chromosomersatztherapie den ansammelnden genetischen Schaden und die Veränderungen korrigieren, die zu das Altern in jeder unserer Zellen führen.

Aufbau einer aufregenden Zukunft

Im Augenblick sind medizinische nanorobots gerade Theorie. Um sie wirklich zu errichten, müssen wir eine neue Technologie schaffen, die molekulare Herstellung genannt wird. Molekulare Herstellung ist die Produktion von genauen Strukturen des Komplexes atomar unter Verwendung der positional kontrollierten Herstellung und des Zusammenbaus von nanoparts innerhalb eines nanofactory. Der erste experimentelle Nachweis, dass einzelne Atome manipuliert werden konnten, wurde von IBM-Wissenschaftlern zurück erreicht, im Jahre 1989 als sie ein Scannentunnelbaumikroskop benutzten, um 35 Xenonatome auf eine Nickeloberfläche genau in Position zu bringen, um das Unternehmenslogo „IBM“ zu formulieren (Abbildung 4 oben). Ähnlich innerhalb der nanofactory einfachen Viehbestandmoleküle wie Methan (Erdgas), werden Propan oder Acetylen durch kleine Sondenspitzen manipuliert, um atomar genaue Strukturen wie der Nanoskalagang zu errichten, der herein gezeigt wird (Abbildung 1 oben).

Ist hier, wie es funktioniert. Ein Nanoskalawerkzeug mit einem chemisch reagierenden Umkippung wird in Körperkontakt mit einem Werkstück geholt. Die Spitze zwingt mechanisch eine chemische Bindung, um sich an einem spezifischen Platz zwischen vorhandenen Atomen auf dem Werkstück und einen oder mehreren Viehbestandatomen zu bilden, die vorübergehend zum Werkzeug gesprungen werden. Der Rückzug des Werkzeugs bricht mechanisch die Bindung zwischen den Viehbeständen und Werkzeug und lässt die Viehbestandatome auf dem Werkstück, ein Prozess, der mechanosynthesis genannt wird (Abbildung 5 oben). Das Werkzeug wird dann mit frischen Viehbeständen neugeladen und ist bereit, wieder zu gehen. Solch ein Werkzeug ist dem vertrauteren Kasten eines magnetisierten Schraubenziehers begrifflich ähnlich, der eine Schraube hält. Nachdem die Schraube in ein Loch auf einem Werkstück gedreht wird, indem man den Schraubenzieher dreht, überlässt der Rückzug des Schraubenziehers der Schraube in das Loch, weil es dort fester gehalten wird, als seine verhältnismäßig schwache magnetische Anziehungskraft die Schraubenzieherspitze.

Mit meinen wissenschaftlichen Kollegen haben wir umfangreiche Analyse und sehr hoch entwickelte QuantenchemieComputersimulationen (z.B., Abbildung 5 oben) vieler möglichen tooltips und Reaktionsfolgen getan. Wir veröffentlichten vor kurzem die Erstbeschreibung eines ganzen Satzes Werkzeuge und steuerten positional Reaktionen, die uns ermöglichen sollten, kleine Stückchen des perfekten Diamantkristalles zu errichten. Zukünftige Ausdehnungen dieser Werkzeuge und Reaktionen sollten uns auf komplexere Nanoskala diamondoid Gegenstände wie den Nanoskalagang an umziehen lassen (gezeigt im Abbildung 1 oben). Im Jahre 2005 veröffentlichte ich den ersten praktischen Antrag für das Errichten eines mechanosynthetic tooltip, das das Thema des ersten mechanosynthesis Patents überhaupt archiviert war. Mit einem Kollegen im Jahre 2008, reichte ich das zweite mechanosynthesis Patent überhaupt archiviert ein und beschrieb zusätzliche Techniken für das Errichten von mehr tooltips.

Einigen Jahren, gründeten Ralph Merkle und ich die Nanofactory-Zusammenarbeit, um ein kombiniertes experimentelles und theoretisches R&D-Programm zu koordinieren, um das vor nanofactory Vorarbeiten diamondoid zu entwerfen und zu errichten. Diese langfristige Bemühung muss beginnen, indem sie die Anfangstechnologie des positional kontrollierten mechanosynthesis von diamondoid Strukturen unter Verwendung der ausgeführten tooltips und der einfachen molekularen Viehbestände entwickelt. Unsere Zusammenarbeit hat zu die fortgesetzten Bemühungen geführt, die direkte Zusammenarbeiten unter 23 Forschern und anderen, einschließlich 17 Doktor- oder Doktorkandidaten bei neun Organisationen in vier Länder – die US, Großbritannien, das Russland und das Belgien mit einbeziehen. Dutzend Gleich-wiederholte Papiere sind seit 2008 veröffentlicht oder im Gang.

Was Sie kennen müssen: Verlängerung der Lebensdauer und medizinisches Nanorobotics

• Nanotechnologie ist die Technik von molekular genauen Strukturen und schließlich von molekularen Maschinen.

• Nanomedicine ist die Anwendung der Nanotechnologie zur Medizin. Das entscheidende Werkzeug von nanomedicine ist der medizinische nanorobot-a Roboter die Größe einer Bakterie, bestanden aus Molekülgröße zerteilt.

• Medizinisches nanorobotics hält das größte Versprechen für das Kurieren von Krankheit und die Erweiterung der Gesundheitsspanne.

• Gegenwärtige Entwicklungen im nanomedicine führen schließlich zu den Entwurf und die Fertigung von medizinischen nanorobots für Verlängerung der Lebensdauer, vielleicht durch das 2020s.

Aber jetzt ist es Zeit, unsere Theorien zum Test zu setzen. Nachdem es nah für drei Jahre mit Philip Moriarty gearbeitet hat, nimmt sich einer der führenden Scannensondenmikroskopierer in Großbritannien, unser internationaler Kollege jetzt direkte Experimente auf, um mehrere unserer vorgeschlagenen mechanosynthesis tooltips in seinem Labor zu errichten und zu validieren. Wir bereiten auch einen Forschungsprogrammantrag von unseren Selbst vor, um zusätzliche Finanzierung von verschiedener US-Öffentlichkeit oder von den privaten Quellen zu erbitten, um weitere mechanosynthesis-bedingte experimentelle und Theoriearbeit über einen groß beschleunigten Zeitplan zu stützen. Wir erwarten, dass diese Bemühungen schließlich zu den Entwurf und die Fertigung von medizinischen nanorobots für Verlängerung der Lebensdauer, vielleicht während des 2020s führen.

Wir sind zur Verlängerung der Lebensdauers-Grundlage dankbar, damit beitragende Gelder helfen, unsere Forschung während der embryonalen Stadien der dieser Entwicklung des Projektes zu finanzieren. © 2008 Robert A. Freitas, jr. Alle Rechte vorbehalten.

Wenn Sie irgendwelche Fragen über den wissenschaftlichen Inhalt dieses Artikels haben, nennen Sie bitte einen Verlängerung der Lebensdauers-Gesundheits-Berater bei 1-800-226-2370.

Nützliche Website

  1. Persönliche Website von Robert Freitas: http://www.rfreitas.com.

  2. Nanomedicine-Website: http://www.nanomedicine.com.

  3. Nanofactory-Zusammenarbeitswebsite: http://www.MolecularAssembler.com/Nanofactory.

  4. Nanomedicine Art Gallery: http://www.foresight.org/Nanomedicine/Gallery/index.html.

Die Verlängerung der Lebensdauers-Grundlage hat Finanzierung beigetragen, um die Arbeit von Robert Freitas zu stützen.

Robert Freitas ist ältere Forschung

Robert Freitas
Robert Freitas

Gefährte am Institut für molekulare Herstellung (IMM) in Palo Alto, Kalifornien und war ein Forschungswissenschaftler bei Zyvex Corporation (Richardson, Texas), die erste molekulare Nanotechnologiefirma, während 2000-2004. Er empfing BS-Abschlüsse in der Physik und in der Psychologie von Harvey Mudd College im Jahre 1974 und einen JD-Abschluss von der Universität von Santa Clara im Jahre 1979. Freitas mit-redigierte die die NASA-Möglichkeitsanalyse 1980 von selbst-Wiederholungsraumfabriken und im Jahre 1996, geschrieben dem ersten ausführlichen technischen Designentwurf eines medizinischen nanorobot, das überhaupt in einer Gleich-wiederholten Mainstream Biomedicalzeitschrift veröffentlicht wurde. Seine Forschungsinteressen umfassen: nanomedicine, medizinischer nanorobotics Entwurf, molekulare Maschinensysteme, diamondoid mechanosynthesis (Theorie und experimentelle Bahnen), molekulare Versammlungsteilnehmer und nanofactories und Selbstreproduktion in der Maschine und im Fabrikwesen. Er hat 35 als Schiedsrichter fungierte Zeitschriftenveröffentlichungen, beigetragene Buchkapitel veröffentlicht und der Nanofactory-Zusammenarbeit mitgegründet. Seine Homepage ist www.rfreitas.com.

(Abbildung 6 unten). Robert Freitas ist der Autor von Nanomedicine, die erste Buch-lange technische Diskussion über die möglichen medizinischen Anwendungen der molekularen Nanotechnologie und des medizinischen nanorobotics; die ersten zwei Volumen dieser vierbändigen Reihe wurden im Jahre 1999 und 2003 durch Landes-Biowissenschaften veröffentlicht. Er hat auch kinematische Selbst-Wiederholungsmaschinen mit-geschrieben (Landes-Biowissenschaften, 2004)

 

Abbildung 6.-Nanoskalaplanetengetriebe. Abbildung 6.-Nanoskalaplanetengetriebe. Abbildung 6.-Nanoskalaplanetengetriebe.
Abbildung 6: Nanomedicine-Volumen 1: Grundlegende Fähigkeiten Nanomedicine-Volumen 2A: Biocompatibility Kinematische Selbst-Wiederholungsmaschinen
Hinweise

1. Erstes Buch auf dem nanomedicine überhaupt veröffentlicht: Freitas RA Jr. Nanomedicine, Volumen I:
Grundlegende Fähigkeiten. Georgetown, TX: Landes-Biowissenschaften; 1999. Auch verfügbar an: http://www.nanomedicine.com/NMI.htm.
Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

2. Freitas RA Jr. Nanomedicine, Volumen IIA: Biocompatibility. Georgetown, TX: Landes-Biowissenschaften; 2003. Auch verfügbar an:
http://www.nanomedicine.com/NMIIA.htm. Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

3. Erstes medizinisches nanorobot Entwurfspapier überhaupt veröffentlicht: Freitas RA Jr. Forschungsentwurf in der medizinischen Nanotechnologie:
Eine mechanische künstliche rote Zelle. Artif-Zellblut Substit Immobil Biotechnol. 1998; 26:411-30. Auch verfügbar an:
http://www.foresight.org/Nanomedicine/Respirocytes.html. Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

4. Erschienenes Entwurfspapier auf den microbivores: Freitas RA Jr. Microbivores: Künstliche mechanische Phagozyten unter Verwendung der Auswahl und
Entladungs-Protokoll. J Evol Technol. April 2005; 14:55-106. Auch verfügbar an:
http://www.jetpress.org/volume14/freitas.pdf. Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

5. Erste technische Beschreibung eines Zellreparatur nanorobot überhaupt veröffentlicht: Freitas RA Jr. Der ideale Genlieferungsvektor: chromallocytes,
Zellreparatur nanorobots für Chromosomersatztherapie. J Evol Technol. Juni 2007; 16:1-97.
Auch verfügbar an: http://jetpress.org/v16/freitas.pdf. Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

6. Übersichtsbuch auf Selbstreproduktion: Freitas RA Jr, Merkle RC. Kinematische Selbst-Wiederholungsmaschinen.
Georgetown, TX: Landes-Biowissenschaften; 2004. Auch verfügbar an: http://www.MolecularAssembler.com/KSRM.htm.
Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

7. Freitas RA Jr. Sagen Sie ah! Die Wissenschaften. Juli 2000/August; 40:26-31. Auch verfügbar an:
http://www.foresight.org/Nanomedicine/SayAh/index.html. Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

8. Freitas RA Jr. Tod ist ein Verbrechen! Eingeladener Vortrag geliefert bei der fünften Alcor-Konferenz auf extremer Verlängerung der Lebensdauer,
16. November 2002 Newport-Strand, CA. Auch verfügbar an: http://www.rfreitas.com/Nano/DeathIsAnOutrage.htm.
Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.

9. Freitas RA Jr. Nanomedicine. KurzweilAI.net. 2003 am 17. November. Auch verfügbar an: http://www.kurzweilai.net/meme/frame.
HTML? main=/articles/art0602.html. Am 15. Oktober 2008 zugegriffen.