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纳米生物机器人.doc
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2023-07-15
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纳米生物机器人.doc
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摘要:纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。分子仿生学模仿
细胞生命过程的各个环节,以分子水平上的生物学原理为参照原型,设计制造各
种各样的可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”———纳米机器人。纳米机
器人的研制和开发将成为21世纪科学发展的一个重要方向。
关键词:纳米技术 纳米机器人 分子马达
纳米机器人”的研制属于分子仿生学的范畴,它根据分子水平的生物学原理
为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米生物学
的近期设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子
机器人,也称纳米机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计,
开发“在体”(in vivo)或“湿”的生物计算机或细胞机器人,从而产生了另种
方式的纳米机器人技术。
纳米生物学与纳米机器人
纳米生物学的设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可
编程的分子机器人,也称纳米机器人。涉及的内容可归纳为以下三个方面:
①在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系。
②在纳米尺度上获得生命信息,例如,利用扫描隧道显微镜获取细胞膜和细胞
表面的结构信息等。
③纳米机器人的研制。
纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容。
第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,这种纳米机器人可
注入人体血管内,进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工
作、作整容手术、从基因中除去有害的 DNA,或把正常的DNA安装在基因中,
使机体正常运行。
第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的
分子装置。
第三代纳米机器人将包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。
纳米机器人不久将进入我们的生活
用不了多久,个头只有分子大小的纳米机器人将源源不断地进入人类的日常
生活。 它们将为我们制造钻石、舰艇、鞋子、牛排和复制更多的机器人。
要它们停止工作只需启动事先设定的程序。表面来看,上述想法近乎不可思议:
一项单一的技术在应用初期就能治病、延缓衰老、清理有毒的废物、扩大世界的
食物供应、筑路、造汽车和造楼房?这并非天方夜谭,也许在 21 世纪中叶前就
可以实现。全世界的研究机构都在想方设法将这些设想变成现实。美国总统克林
顿曾经宣布成立美国国家纳米研究机构,承诺提供 50 亿美元进行这方面的尝试。
其实,纳米技术一词由来已久。理查德·费恩曼是继爱因斯坦之后最有争议
和最伟大的理论物理学家,1959 年他在一次题目为《在物质底层有大量的空间》
的演讲中提出:将来人类有可能建造一种分子大小的微型机器,可以把分子甚至
单个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质,这意味着人类可以在最底
层空间制造任何东西。从分子和原子着手改变和组织分子是化学家和生物学家意
欲到达的目标。这将使生产程序变得非常简单,你只需将获取到的大量的分子进
行重新组合就可形成有用的物体。事实上,每一个细胞都是一个活生生的纳米技
术应用的实例:细胞不仅将燃料转化为能量,而且按照储存在 DNA 中的信息来
建造和激活蛋白质和酶,通过对不同物种的 DNA 进行重组,基因工程家已经学
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omyligaga
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