Fail-safes in nanotechnology
ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ವೈಫಲ್ಯ-ಸುರಕ್ಷಿತಗಳು ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಸಾಧನಗಳು ಅಥವಾ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳಾಗಿವೆ, ಇದು ವೈಫಲ್ಯದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಇತರ ಸಾಧನಗಳು ಅಥವಾ ಸಿಬ್ಬಂದಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಹಾನಿಯಾಗದಂತೆ ಅಥವಾ ಕನಿಷ್ಠ ಹಾನಿಯನ್ನುಂಟುಮಾಡುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ. ವೈಫಲ್ಯ-ಸುರಕ್ಷಿತ ತತ್ವಗಳನ್ನು ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಮಾನದಂಡಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅಭ್ಯಾಸಗಳಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊ-ಸ್ಕೇಲ್ನಲ್ಲಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ ಸ್ಥೂಲ-ಪ್ರಮಾಣದ ವೈಫಲ್ಯ-ಸುರಕ್ಷಿತ ತತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಫೇಲ್-ಸೇಫ್ಗಳ ಬಳಕೆಯು ಬಳಕೆದಾರರಿಗೆ ಅಪಾಯಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಆ ಅನ್ವಯಗಳ ಸಾಮಾಜಿಕ ಸ್ವೀಕಾರವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ; ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಫೇಲ್-ಸೇಫ್ ವಿನ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಎರಡೂ ಮಾರ್ಗಗಳಿವೆ. ನ್ಯಾನೊ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸಾಮಾಜಿಕ ಸ್ವೀಕಾರಕ್ಕೆ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲು ಮಾನವ ದೇಹದಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳ ವೈದ್ಯಕೀಯ ಬಳಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ವೈದ್ಯಕೀಯ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಯಾವುದೇ ರಚನೆಯನ್ನು ಜೈವಿಕ-ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವ ಮತ್ತು ನಿರುಪದ್ರವವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆಯಾದರೂ, ಸೌಂಡ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿನ್ಯಾಸವು ವೈಫಲ್ಯದ ಎಲ್ಲಾ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕು. ಹೀಗಾಗಿ, ವಿನ್ಯಾಸವು ವೈಫಲ್ಯದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ದೇಹದಲ್ಲಿನ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಫೆರಸ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರು ನ್ಯಾನೊ-ಸ್ಕೇಲ್ ರೋಬೋಟ್ಗಳನ್ನು ("ನ್ಯಾನೊಬಾಟ್ಗಳು") ರಚಿಸಲು ನೋಡುತ್ತಿದ್ದಾರೆ, ಮಾನವ ದೇಹದೊಳಗಿನ ನ್ಯಾನೊ ಸ್ಕೇಲ್ನಲ್ಲಿರುವ ರೋಬೋಟ್ಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಕೈಗೊಳ್ಳುವ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ. ಈ ರೋಬೋಟ್ಗಳು ಇತರ ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸುವ ಅಥವಾ ವೈದ್ಯಕೀಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಚುಚ್ಚುಮದ್ದಿನ ಮೂಲಕ ದೇಹಕ್ಕೆ ಪರಿಚಯಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ರೋಬೋಟ್ಗಳ ಚಿಪ್ಪುಗಳು ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಫೆರಸ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಅವುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ತಡೆಯಲು ಅಥವಾ ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ವೈಫಲ್ಯ ಅಥವಾ ಅಸಮರ್ಪಕ ಕಾರ್ಯದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನ್ಯಾನೊಬಾಟ್ಗಳನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಸಣ್ಣ ಇ. ಎಂ. ಪಿ. ಅಥವಾ ಎಂ. ಆರ್. ಐ. ಅನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಎರಡೂ ತಂತ್ರಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಿ, ಸ್ಮರಣೆಯನ್ನು ಭ್ರಷ್ಟಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪ್ತಿಯೊಳಗಿನ ಯಾವುದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನದ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ರಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಸಂಶೋಧಕರು ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳ ನಿರ್ಮಾಣವನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ರಚಿಸಲಾದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ರೀತಿಯ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಿ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಈ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅನನ್ಯ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಟ್ಯಾಗ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮಾಡಲಾದ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಅವು ಮಾನವ ದೇಹದಲ್ಲಿ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುವ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮಾಡಲಾದ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಲ್ಲಿನ ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಈ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಮತ್ತು ಗುರಿಯಾಗಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ವೈಫಲ್ಯ ಅಥವಾ ಅಸಮರ್ಪಕ ಕಾರ್ಯದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಉದ್ದೇಶಿತ ಅಣುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಈ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ, ಇದು ಗುರಿಯ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಸೂಚಿಸಲು ಧ್ವಜವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ನಂತರ, ಅವುಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತೊಂದು ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ದೇಹದಲ್ಲಿನ ಡಿಎನ್ಎ ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಒಡೆಯುತ್ತದೆ, ತನ್ನನ್ನು ತಾನು ಪುನರಾವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಜೀವಕೋಶವು ವಿಭಜನೆಯಾದಾಗಲೆಲ್ಲಾ ತನ್ನನ್ನು ತಾನು ತುಂಬಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ಕಿಣ್ವಗಳು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ಡಿಎನ್ಎ ಅಣುಗಳು ಡಬಲ್-ಹೆಲಿಕ್ಸ್ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಅನುಗುಣವಾದ ಬೇಸ್ ಜೋಡಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೋಟೈಡ್ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿವೆ, ಇದು ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ, ನಿಖರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಊಹಿಸಬಹುದಾದಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಡಿಎನ್ಎ ಅಣುಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ರೂಪಿಸಬಹುದಾದ್ದರಿಂದ, ಶೈಕ್ಷಣಿಕ ಸಮಾಜದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳು ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಸಜ್ಜಾಗಿವೆ. ಡಿಎನ್ಎ-ಆಧಾರಿತ ನ್ಯಾನೊ-ಸಾಧನದೊಂದಿಗೆ, ನ್ಯಾನೊ-ಸಾಧನವನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು. ಈ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳನ್ನು ಡಿಎನ್ಎಯನ್ನು ಒಡೆಯಲು ದೇಹಕ್ಕೆ ಚುಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಸಮರ್ಪಕ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೋ-ಸಾಧನವನ್ನು ನಿರುಪದ್ರವವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಮಾನವ ದೇಹದಲ್ಲಿನ ಜೈವಿಕ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳು ಮೂರು ಪ್ರಮುಖ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆಃ ಅವು ರಚನಾತ್ಮಕ ಬಿಲ್ಡಿಂಗ್ ಬ್ಲಾಕ್ಸ್, ಕಿಣ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಸೆಲ್ಯುಲಾರ್ ಸಿಗ್ನಲಿಂಗ್ಗೆ ಅನುಕೂಲ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತವೆ. ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳನ್ನು ಸೂಚಕದ ಒಂದು ರೂಪವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಡಿಎನ್ಎ-ಆಧಾರಿತ ನ್ಯಾನೊ-ಸಾಧನಕ್ಕೆ ಜೋಡಿಸಬಹುದು. ಈ ಸೂಚಕವನ್ನು ನಂತರ ಮಾನವ ದೇಹದಲ್ಲಿನ ನ್ಯಾನೊ-ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಡಿಎನ್ಎ-ಆಧಾರಿತ ನ್ಯಾನೊ-ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಮಾನವ ದೇಹದಲ್ಲಿ ನಿಕಟವಾಗಿ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಿದರೆ, ಅಸಮರ್ಪಕ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳನ್ನು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ನ್ಯಾನೊಬಾಟ್ಗಳಲ್ಲಿ, ಅಸಮರ್ಪಕ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಹಾನಿಯ ಸಂಭವನೀಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಪಾಯದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಧ್ವನಿ ಪ್ರೋಗ್ರಾಮಿಂಗ್ ವಾಸ್ತುಶಿಲ್ಪದ ಅಗತ್ಯವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ನ್ಯಾನೊ-ಸಾಧನಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಎರಡು-ಪದರದ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದುಃ (1) ನಿರೀಕ್ಷಿತ ವೈಫಲ್ಯಗಳ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಪೂರ್ವ-ಪ್ರೋಗ್ರಾಮ್ ಮಾಡಲಾದ ವೈಫಲ್ಯ-ಸುರಕ್ಷಿತ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಮೂಲಕ; ಮತ್ತು (2) ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ರಿಮೋಟ್-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಓವರ್ ರೈಡ್. "ರಿಮೋಟ್"-ನಿಯಂತ್ರಿತ ನ್ಯಾನೊ-ಸಾಧನಕ್ಕೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದುದ್ದಕ್ಕೂ ನ್ಯಾನೊಬಾಟ್ಗೆ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ನೀಡಲು ಕೋಣೆಯಲ್ಲಿ ತಜ್ಞರ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಸೆಲ್ಯುಲಾರ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರು ಔಷಧಿಗಳನ್ನು ತಲುಪಿಸಲು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಬಳಸುವ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು "ಪ್ರೋಗ್ರಾಮ್" ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ದೇಹದಲ್ಲಿ ಉದ್ದೇಶಿತ ಸ್ಥಳಗಳಿಗೆ ಹೋಗಲು ನಿರ್ದೇಶಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವು ಆರೋಗ್ಯಕರ ಅಂಗಗಳಿಗೆ ಹಾನಿಯನ್ನುಂಟು ಮಾಡಬಹುದು ಅಥವಾ ಅಸಮರ್ಪಕ ಕಾರ್ಯದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ರೋಗಿಯ ಅಂಗಕ್ಕೆ ಔಷಧವನ್ನು ತಲುಪಿಸಲು ವಿಫಲವಾಗಬಹುದು. ಅಂತಹ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ತಟಸ್ಥಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಹಾನಿಯನ್ನು ತಡೆಯಲು ವಿಫಲ-ಸುರಕ್ಷಿತ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಪ್ರತಿಜೀವಕವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ವಿಫಲ-ಸುರಕ್ಷಿತ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನ