Квантумрун

Кредит суреті:

iStock

Тірі роботтар: Ғалымдар роботтардан тірі заттарды жасады

Ғалымдар өзін-өзі жөндеуге, пайдалы жүкті көтеруге және медициналық зерттеулерде төңкеріс жасай алатын биологиялық роботтарды жасады.

автор:
Автордың аты-жөні
Кванттық болжау
Желтоқсан 8, 2022

Түсінікті қорытынды

Ғалымдар металл мен пластмассаның орнына биологиялық тіндерден роботтар жасау тәжірибесін жүргізуде. Бұл тірі роботтардың әлеуеті орасан зор — дәрі-дәрмек жасаудан бастап терапевтикаға, нанороботикаға дейін. Бұл гибридті организмдер «тірі» ғана емес, сонымен бірге олар бағдарламаланатын да.

Тірі роботтар контексі

2020 жылы АҚШ-тың Вермонт университеті мен Тафтс университетінің зерттеушілері африкалық тырнақты бақаның жасушаларын пайдаланып тірі роботтарды жасады.Xenopus laevis). Ксеноботтар деп аталатын бұл тірі роботтар керемет қабілеттерін көрсетті. Зақымданған кезде олар табиғи ағзалардағы емдеу процесіне ұқсас өзін-өзі сауықтыра алады. Сонымен қатар, олар органикалық тіршілік иелерінің өмірлік циклін көрсете отырып, міндеттері орындалғаннан кейін ыдырап кетті.

Бұл ксеноботтардың өлшемдері 1 миллиметрден аспады. Оларды жобалау процесі оларды іс жүзінде «дамытатын» суперкомпьютерде жұмыс істейтін күрделі алгоритмді қамтыды. Бұл алгоритм 500-ден 1,000-ға дейін бақа терісі мен жүрек жасушаларын қолданатын үш өлшемді конфигурациялардың әртүрлі диапазонынан басталды. Әрбір конфигурация Xenobots үшін әлеуетті дизайнды көрсетті. Содан кейін суперкомпьютер әрбір дизайнды виртуалды түрде тексеріп, олардың жүрек жасушаларының ырғақты жиырылуына жауап ретінде қозғалу сияқты маңызды функцияларды қаншалықты тиімді орындағанын бағалады.

Ең сәтті конструкциялар келесі ұрпақ прототиптерінің дамуына әкелді. Бұл прототиптер бірқатар тапсырмалардағы тиімділігін бағалау үшін қатаң сынақтан өтті. Жүрек жасушалары кішігірім қозғалтқыштардың рөлін атқарды, роботтарды қозғалту үшін жиырылып, босаңсыды. Бұл биологиялық механизм ксеноботтардың өздігінен қозғалуына мүмкіндік берді. Бұл жасушалар роботтарды бір аптадан он күнге дейін ұстауға жеткілікті биологиялық энергияны жинады.

Деструктивті әсер

2021 жылы команда Xenobot прототипін жылдамырақ ету, әртүрлі орталарды тиімдірек шарлау және қызмет ету мерзімін ұзарту үшін жетілдірді. Бұл жаңа ксеноботтар әлі де топтарда бірге жұмыс істей алады және зақымдалған жағдайда өздерін емдей алады. Xenobots 1.0 құрудың «жоғарыдан төменге» тәсілінде миллиметрлік автоматтар тіндерді орналастыру және бақа терісі мен жүрек жасушаларын хирургиялық пішіндеу арқылы жасалды. Келесі нұсқа тиімдірек «төменнен жоғарыға» тәсілін қолданады.

Тафтс университетінің биологтар тобы африкалық бақаның эмбриондарынан алынған дің жасушаларынан бастады. Содан кейін бұл жасушалар дамып, сфероидтарға айналды, онда кейбір жасушалар бірнеше күннен кейін кірпікшелерді шығару үшін сараланды. (Кірпікшелер - шашқа ұқсайтын және алға-артқа қозғалатын немесе белгілі бір жолмен айналатын кішкентай проекциялар.)

Түпнұсқа ксеноботтар серпілу қозғалысын жасау үшін табиғи түрде пайда болатын жүрек жасушаларын пайдаланды, бірақ жаңа сфероидты боттар өздерінің қозғалыстарын кірпікшелерден алады. Бақалар мен адамдарда кірпікшелер әдетте өкпедегі сияқты шырышты қабаттарда кездеседі, бұл патогендер мен басқа бөгде заттарды кетіруге көмектеседі. Ксеноботтарда, алайда, олар бет бойынша жылдам қозғалысты қамтамасыз ету үшін қайта тағайындалды.

Жаңа Xenobots 2020 моделіне қарағанда қоқыс жинау сияқты тапсырмаларды орындауда әлдеқайда жылдам және жақсырақ. Олар Петри табақшасын сыпырып, темір оксиді бөлшектерінің үлкенірек үйінділерін жинау үшін үйірмен бірге жұмыс істей алады. Олар сондай-ақ үлкен тегіс беттерді жабуы немесе тар капиллярлар арқылы жүруі мүмкін. Бұл зерттеулер бұл биологиялық боттардың болашақта күрделірек мінез-құлыққа қабілетті екенін көрсетеді. Мысалы, робототехниканың негізгі ерекшеліктерінің бірі - олар өздерінің әрекетін өзгерту үшін бұрынғы ақпаратты есте сақтай алады және пайдалана алады. Сонымен қатар, соңғы Xenobot жаңартуы тағы бір маңызды мүмкіндікті қамтиды: деректерді жазу мүмкіндігі.

Сонымен қатар, олардың бірегей ерекшеліктеріне байланысты ғалымдар роботтардың болашақ нұсқалары мұхиттардағы микропластикалық ластанудан тазарту, улы материалдарды қорыту, ағзаға дәрі-дәрмек жеткізу немесе артерия қабырғаларындағы бляшкаларды жою сияқты тапсырмаларда қолданылуы мүмкін дейді.

Тірі роботтардың салдары

Тірі роботтардың кеңірек әсерлері мыналарды қамтуы мүмкін:

Альцгеймер және Паркинсон ауруы сияқты неврологиялық ауруларды өздігінен қалпына келтіру қасиеттері арқылы емдеу үшін тірі роботтар инъекцияланады.
Тірі роботтар жасушалардың әртүрлі дәрілер мен дозаларға қалай әрекет ететінін тексереді, есірткінің дамуын жылдамдатады және оны қауіпсіз етеді.
Микропластиктерді және басқа нанобөлшектерді жою үшін жұмыс істейтін тірі роботтар.
Ғалымдар регенеративті медицина үшін жасушалық және ағзаны тереңірек зерттеу үшін тірі роботтардың әртүрлі топтарын пайдаланады.
Тірі роботтарды машиналар немесе құқықтары бар тірі тіршілік иелері ретінде жіктеу керек пе деген пікірталастар көбейіп келеді.
Фармацевтика және денсаулық сақтау саласындағы кәсіпорындар дәрі-дәрмекті мақсатты түрде жеткізу үшін тірі робот технологиясын енгізуге ауысады, бұл дәлірек және тиімді емдеуге әкеледі.
Қоршаған ортаны қорғау агенттіктері биоремедиация процестері үшін тірі роботтарды пайдаланады, ластанған су объектілері мен топырақты тиімді тазартады.
Тірі роботтарды пайдалануды қадағалау үшін үкіметтердің этикалық нұсқаулар мен ережелердің пайда болуы, жауапты әзірлеуді және әртүрлі салаларда қолдануды қамтамасыз етеді.