ナノロボティクス - 百科事典

### Nanoidロボティクス

Nanoidロボティクス、または略称でナノロボティクスやナノボット学、ナノボット工学は、ナノロボットや単にナノボットと呼ばれる、部品がナノメータ（10−9メートル）のスケールにある機械やロボットを創造する急速に発展している技術分野です。より具体的には、ナノロボティクス（マイクロロボティクスとは対照的に）は、0.1から10ミクロメータのサイズ範囲で設計および構築されるナノテクノロジーエンジニアリングの分野を指します。これらのナノロボットは、ナノスケールまたは分子部品で構築されています。ナノボット、ナノアイド、ナノアイティ、ナノマシン、ナノミートなどの用語も、現在研究・開発中のそのようなデバイスを描述するために使用されています。

### ナノマシン

ナノマシンは主に研究開発段階にありますが、いくつかの原始的な分子マシンやナノモーターがテストされています。例えば、1.5ナノメータ程度のスイッチを持つセンサーがあり、化学サンプル中の特定の分子を数えることができます。ナノマシンの最初の有用な適用は、ナノ医療の可能性があります。例えば、生物学的マシンは癌細胞を識別および破壊するために使用できます。もう一つの潜在的な適用は、環境中の有害化学物質の検出とその濃度の測定です。ライス大学は、バキンゴール（バックミンガム球）を使用したタイヤで構成された化学プロセスによって開発された単分子車を示しました。それは環境温度を制御したり、スキャンニングトンネル顕微鏡の先端を配置することで動作します。

### 精密な相互作用

もう一つの定義は、ナノスケールの物体と精密な相互作用を許可するロボット、またはナノスケールの解決度で操作できるロボットです。このようなデバイスは、ナノロボットとして分子マシンと描述されるよりもむしろ、顕微鏡やスキャンプローブ顕微鏡により関連しています。顕微鏡の定義を使用すると、原子力顕微鏡のような大規模な装置も、ナノ操作を行うために構成される場合、ナノロボティック装置と考えられます。この視点では、ナノスケールの精度で動くマクロスケールのロボットやマイクロロボットもナノロボットと考えられます。

### "Swallowing the Surgeon"

リチャード・ファインマンによると、彼の元大学院生であり共同研究者であったアルバート・ヒブズが、ファインマンの理論的なマイクロマシンの医療用途を提案したのは、1959年頃でした（生物学的マシンを参照）。ヒブズは、ある日修復マシンが、ファインマンの言葉を借りれば「外科医を飲み込む」という点で、理論的にサイズが縮小される可能性があると提案しました。このアイデアは、ファインマンの1959年のケーススタディエッセイ「Bottom of the Bottom」に取り入れられました。

### 法律と倫理の影響

#### オープntechnology

ナノバイオテクノロジーの開発に関する提案書は、オープンデザイン技術の手法（オープンソースハードウェアやオープンソースソフトウェアのように）を用いて、国連総会に提出されました。国連に送られた文書によると、オープンソースが最近数年でコンピュータシステムの開発を加速したのと同様に、同様のアプローチが全体の社会に利益をもたらし、ナノロボティクスの開発を加速すべきだと述べています。ナノバイオテクノロジーの使用は、次世代の人類の遺産として確立され、平和的な目的のために倫理的な実践に基づくオープン技術として開発されるべきだと述べています。

#### ナノロボット競争

技術研究開発が宇宙競争や核兵器競争を駆り立てたのと同様に、ナノロボットの競争も進んでいます。ナノロボットを含める多くの新興技術があります。その理由の一つは、ゴールドウィン、シーメンスなど、大企業が最近ナノロボットの開発と研究に取り組んでいること、外科医が関わり始め、通常の医療手術にナノロボットを適用する方法を提案していること、大学や研究所が政府機関から2億ドルを超える基金を授与され、医学のためのナノデバイスの開発を研究すること、銀行家が戦略的に投資し、将来のナノロボットの商業化に先駆けて権利と使用料を取得する意図を持っていることです。

### 制造のアプローチ

分子部品で構成されたナノマシンの製造は非常に挑戦的な作業です。その難易度のレベルゆえに、多くのエンジニアや科学者が、この新しい開発分野での画期的な成果を達成するために多領域のアプローチを共同作業で進めています。

#### バイオチップ

ナノエレクトロニクス、光刻、および新しい生物材料の共同使用により、外科器具、診断、薬の投与などの一般的な医療用途に使用されるナノロボットの製造に道が開かれました。このナノテクノロジースケールの製造方法は、2008年以来電子産業で使用されています。したがって、実用的なナノロボットはナノエレクトロニクスデバイスとして統合され、遠隔操作および高度な医療機器の機能を提供することができます。

#### ヌーボット

核酸ロボット（ヌーボット）はナノスケールの有機分子マシンです。DNA構造は、2次元および3次元のナノメカニカルデバイスを組み立てる手段を提供します。DNAに基づく機械は、小分子、タンパク質、および他のDNA分子を使用して活性化できます。DNA材料に基づくバイオ回路ゲートは、標的保健問題に対する体外薬剤投与のための分子マシンとして設計されています。この材料に基づくシステムは、スマートバイオマテリアル薬剤投与システムに最も近く、そのような設計されたプロトタイプの体内での正確な遠隔操作を許可しません。

#### 表面に結合したシステム

いくつかの報告書は、合成分子モーターの表面への結合を示しています。これらの原始的なナノマシンは、宏观材料の表面に限定された場合、機械的な動きをするように示されています。表面に固定されたモーターの可能性として、表面にナノスケールの材料を移動および配置するように輸送機のように使用されることができます。

#### 位置決定型ナノアセンブリ

ナノファクトリーコラボレーションは、2000年にロバート・フレイトスとラルフ・マーカレによって設立され、10の機関および4つの国の23名の研究者が関与しています。それは、位置制御型ダイヤモンド機械合成およびダイヤモイドナノファクトリーの開発に焦点を当てた具体的な研究計画を開発することに専念しています。これにより、ダイヤモイド医療ナノロボットを構築する能力を持つナノファクトリーが可能になります。

#### バイオハイブリッド

バイオハイブリッドシステムの分野は、医学的またはロボット工学のために生物学と合成構造要素を組み合わせます。バイオナノエレクトロミカシェルシステム（BioNEMS）の構成要素はナノスケールサイズです。例えば、DNA、タンパク質、またはナノ構造化された機械的な部品です。スルホール-エン抵抗物質は、ナノスケールの特徴を直接書き込む方法を提供し、次に天然に反応する抵抗物質表面に生物分子を機能化します。他のアプローチは、磁石粒子に結合した生物分解性材料を使用し、それらを体内で導くことができます。

#### バクテリアに基づく

このアプローチは、大腸菌やサルモネラ・タイフイ等の生物学的微生物を使用します。したがって、モデルは推進力を得るためにフラジェリルを使用します。通常、この種の生物学的統合デバイスの動きは、電磁場で制御されます。ネブラスカ大学の化学者は、バクテリアをシリコンコンピュータチップに融合して、湿度計を作成しました。

#### ヴィルスに基づく

レトロウイルスは細胞に結合し、DNAを置き換えることができます。それは逆転写と呼ばれるプロセスを経て、ベクターとして遺伝子パッキングを配達します。通常、これらのデバイスは、カプシッドおよび配達システムのためのウイルスのPol－Gag遺伝子です。このプロセスは逆転写遺伝子治療と呼ばれ、ウイルスベクターを使用して細胞DNAを再構成する能力があります。このアプローチは、レトロウイルス、アデノウイルス、レントウイルス遺伝子配達システムとして現れます。これらの遺伝子治療ベクターは、猫に遺伝子を送り込み、遺伝子改変生物（GMO）にその特性を表示させるために使用されます。

### 磁的螺旋ナノロボット

研究は、回転磁界を使用して操縦できる磁界にコーティングされた螺旋シリカ粒子の創造に至りました。
このようなナノロボットは、推進力を得るために化学反応に依存しません。三軸ヘルミョルツコイルは、空間に指向的な回転磁界を提供できます。これらのナノモーターの使用法が