Fail-safes in nanotechnology
નેનોટેકનોલોજીમાં નિષ્ફળતા-સલામતી એ નેનોટેકનોલોજી સાથે સંકલિત ઉપકરણો અથવા સુવિધાઓ છે, જે નિષ્ફળતાની સ્થિતિમાં, એવી રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે કે જેનાથી અન્ય ઉપકરણો અથવા કર્મચારીઓને કોઈ નુકસાન નહીં થાય, અથવા ઓછામાં ઓછું નુકસાન નહીં થાય. નિષ્ફળ-સલામત સિદ્ધાંતો રાષ્ટ્રીય ધોરણો અને ઇજનેરી પદ્ધતિઓ દ્વારા સંચાલિત થાય છે, અને પરંપરાગત ઇજનેરી ડિઝાઇનમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. નેનો-સ્કેલ પર સમાન કાર્યક્રમો માટે મેક્રો-સ્કેલ નિષ્ફળ-સલામત સિદ્ધાંતો અને ઉપકરણોને ઘટાડવાનું શક્ય છે. નેનોટેકનોલોજી એપ્લિકેશન્સમાં ફેલ-સેફનો ઉપયોગ વપરાશકર્તાઓ માટે જોખમો ઘટાડીને તે એપ્લિકેશનોની સામાજિક સ્વીકૃતિનું સમર્થન કરે છે; નેનોટેકનોલોજીમાં ફેલ-સેફ ડિઝાઇનનો અમલ કરવા માટે સૈદ્ધાંતિક અને વ્યવહારુ બંને રીતો છે. નેનો ટેકનોલોજીની સામાજિક સ્વીકૃતિ સામે એક મુખ્ય પડકાર માનવ શરીરમાં નેનોસ્ટ્રક્ચર્સના તબીબી ઉપયોગ સાથે સંબંધિત છે. જ્યારે તબીબી ઉપયોગ માટેનું કોઈપણ માળખું જૈવ-સુસંગત અને હાનિકારક ન હોય તેવું વિકસાવવામાં આવશે, ત્યારે સાઉન્ડ એન્જિનિયરિંગ ડિઝાઇનમાં નિષ્ફળતાની તમામ શક્યતાઓને ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે. આમ, ડિઝાઇનમાં નિષ્ફળતાની સ્થિતિમાં શરીરમાં માળખાને હેરફેર કરવાની રીતો શામેલ હશે. ફેરસ નેનોપાર્ટિકલ્સ ઘણા સંશોધકો નેનો-સ્કેલ રોબોટ્સ ("નેનોબોટ્સ") બનાવવાનું વિચારી રહ્યા છે, જે એવા કાર્યો હાથ ધરવાના હેતુથી છે જ્યાં માનવ શરીરની અંદર માત્ર નેનો સ્કેલ પર રોબોટ્સનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. આ રોબોટ્સમાં અન્ય નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવાની અથવા તબીબી પ્રક્રિયાઓ કરવાની ક્ષમતા હશે અને તેને ઈન્જેક્શન દ્વારા શરીરમાં દાખલ કરવામાં આવશે. રોબોટ્સના શેલો અને સર્કિટ્સ લોહયુક્ત નેનોપાર્ટિકલ્સથી બનેલા હશે જેથી તેમની હિલચાલને રોકવા અથવા હેરફેર કરવા માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરી શકાય. નિષ્ફળતા અથવા ખામીના કિસ્સામાં, નેનોબોટ્સને નિષ્ક્રિય કરવા માટે નાના ઇ. એમ. પી. અથવા એમ. આર. આઈ. નો ઉપયોગ કરી શકાય છે. બંને તકનીકો વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રને પ્રેરિત કરે છે, સ્મૃતિને દૂષિત કરે છે અને શ્રેણીની અંદર કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણની સર્કિટરીને ટૂંકી કરે છે. એમિનો એસિડના સંશોધકો એમિનો એસિડનો ઉપયોગ કરીને નેનોસ્ટ્રક્ચરનું નિર્માણ કરી રહ્યા છે. એમિનો એસિડનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવેલી નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ માત્ર કૃત્રિમ પ્રકારના એમિનો એસિડનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે, જે આ માળખાને અનન્ય અણુઓ સાથે ટેગ કરે છે. આ એન્જિનિયર્ડ એમિનો એસિડ અનિવાર્યપણે કૃત્રિમ પ્રોટીન બનાવે છે જે માનવ શરીરમાં કુદરતી રીતે બનતા પ્રોટીનથી અલગ હોય છે. એન્જિનિયર્ડ એમિનો એસિડમાં આ તફાવત આ પ્રોટીનને અલગ કરવા અને લક્ષ્ય બનાવવા માટે સરળ બનાવે છે. નિષ્ફળતા અથવા ખામીના કિસ્સામાં, ખાસ લક્ષિત અણુઓનો ઉપયોગ કરીને આ પ્રોટીનને ઓળખવું શક્ય છે, જે લક્ષ્યનું સ્થાન સૂચવવા માટે ધ્વજ તરીકે કાર્ય કરે છે. પછી, તેમને અલગ કરવા અને નિષ્ક્રિય કરવા માટે અન્ય પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે. આપણા શરીરની અંદર ડીએનએ કુદરતી રીતે તૂટી જાય છે, પોતાની પ્રતિકૃતિ બનાવે છે અને દર વખતે કોષ વિભાજિત થાય ત્યારે પોતાને ફરી ભરી દે છે. આ તમામ પ્રક્રિયાઓ વિવિધ ઉત્સેચકો દ્વારા નિયંત્રિત અને પૂર્ણ થાય છે. ડીએનએ અણુઓ ડબલ-હેલિક્સ રચનામાં અનુરૂપ બેઝ જોડી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સથી બનેલા હોય છે, જે આ પ્રક્રિયાઓને ખૂબ જ કાર્યક્ષમ, સચોટ અને અનુમાનિત બનાવે છે. ડીએનએ અણુઓ સરળતાથી બનાવી શકાય છે તેના કારણે, શૈક્ષણિક સમાજમાં ઘણા પ્રકાશનો ડીએનએનો ઉપયોગ કરીને નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટે તૈયાર છે. ડીએનએ-આધારિત નેનો-ઉપકરણ સાથે, કૃત્રિમ પ્રોટીન બનાવી શકાય છે, જે નેનો-ઉપકરણને નિષ્ક્રિય કરવા માટે રચાયેલ છે. આ કૃત્રિમ પ્રોટીનને ડીએનએને તોડવા માટે શરીરમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવશે અને ખામીની સ્થિતિમાં નેનો-ઉપકરણને હાનિકારક બનાવશે. માનવ શરીરમાં જૈવિક પ્રોટીન ત્રણ મુખ્ય કાર્યો કરે છેઃ તે માળખાકીય બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ, ઉત્સેચકો છે અને સેલ્યુલર સિગ્નલિંગને સરળ બનાવે છે. કૃત્રિમ પ્રોટીનને સૂચકના સ્વરૂપ તરીકે વિકસાવી શકાય છે અને ડીએનએ આધારિત નેનો-ઉપકરણ સાથે જોડી શકાય છે. આ સૂચકનો ઉપયોગ પછી માનવ શરીરમાં નેનો-ઉપકરણોની દેખરેખના હેતુ માટે કરવામાં આવશે. જો માનવ શરીરમાં તમામ ડીએનએ-આધારિત નેનો-ઉપકરણો પર નજીકથી નજર રાખવામાં આવે, તો ખામીની સ્થિતિમાં તેમને ઝડપથી નિયંત્રિત કરી શકાય છે. નેનો ટેકનોલોજીમાં, ખાસ કરીને નેનોબોટ્સમાં, ખામીની સ્થિતિમાં નુકસાનના સંભવિત ઉચ્ચ જોખમને કારણે સાઉન્ડ પ્રોગ્રામિંગ આર્કિટેક્ચરની જરૂરિયાત મહત્વપૂર્ણ છે. નેનો-ઉપકરણોને નિયંત્રિત કરવા માટે બે-સ્તરના અભિગમનો ઉપયોગ કરી શકાય છેઃ (1) અપેક્ષિત નિષ્ફળતાના કિસ્સામાં પૂર્વ-પ્રોગ્રામ કરેલ નિષ્ફળ-સલામત કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરીને; અને (2) અણધાર્યા પરિસ્થિતિઓમાં ઉપયોગ માટે રિમોટ-નિયંત્રિત ઓવરરાઇડ. "રિમોટ"-નિયંત્રિત નેનો-ઉપકરણને સમગ્ર પ્રક્રિયા દરમિયાન નેનોબોટને માર્ગદર્શન આપવા માટે ઓરડામાં નિષ્ણાતની જરૂર પડશે. સેલ્યુલર ઇજનેરી ઘણા સંશોધકો એવી પદ્ધતિઓ વિકસાવી રહ્યા છે જે દવાઓ પહોંચાડવા માટે બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરે છે. આ બેક્ટેરિયાને ચોક્કસ કાર્ય કરવા માટે "પ્રોગ્રામ" કરી શકાય છે, અને શરીરમાં લક્ષિત સ્થળોએ જવા માટે નિર્દેશિત કરી શકાય છે. જો કે, બેક્ટેરિયા તંદુરસ્ત અવયવોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે અથવા ખામીના કિસ્સામાં બીમાર અંગને દવા પહોંચાડવામાં નિષ્ફળ જાય છે. આવા કિસ્સાઓમાં, બેક્ટેરિયાને નિષ્ક્રિય કરવા અને નુકસાનને રોકવા માટે નિષ્ફળ-સલામત પદ્ધતિની જરૂર પડે છે. એન્ટિબાયોટિક સામાન્ય રીતે નિષ્ફળ-સલામત એજન્ટ તરીકે યોગ્ય છે. સંદર્ભો નેનો ટેકનોલોજી