Fail-safes in nanotechnology
நானோ தொழில்நுட்பத்தில் தோல்வி-பாதுகாப்புகள் என்பது நானோ தொழில்நுட்பத்துடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட சாதனங்கள் அல்லது அம்சங்கள் ஆகும், அவை தோல்வியுற்றால், மற்ற சாதனங்கள் அல்லது பணியாளர்களுக்கு எந்தத் தீங்கும் விளைவிக்காத வகையில் அல்லது குறைந்தபட்சம் தீங்கும் விளைவிக்கும் வகையில் பதிலளிக்கின்றன. தோல்வி-பாதுகாப்பான கொள்கைகள் தேசிய தரநிலைகள் மற்றும் பொறியியல் நடைமுறைகளால் நிர்வகிக்கப்படுகின்றன, மேலும் அவை வழக்கமான பொறியியல் வடிவமைப்பில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நானோ அளவில் ஒத்த பயன்பாடுகளுக்கான மேக்ரோ-ஸ்கேல் ஃபெயில்-சேஃப் கொள்கைகள் மற்றும் சாதனங்களை அளவிட முடியும். நானோ தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளில் தோல்வியுற்ற பாதுகாப்புகளைப் பயன்படுத்துவது பயனர்களுக்கு ஏற்படும் அபாயங்களைக் குறைப்பதன் மூலம் அந்த பயன்பாடுகளை சமூக ஏற்றுக்கொள்ளலை ஆதரிக்கிறது; நானோ தொழில்நுட்பத்தில் தோல்வியுற்ற பாதுகாப்பான வடிவமைப்புகளை செயல்படுத்த தத்துவார்த்த மற்றும் நடைமுறை வழிகள் இரண்டும் உள்ளன. நானோ தொழில்நுட்பத்தின் சமூக ஏற்றுக்கொள்ளலுக்கு ஒரு முக்கிய சவால் மனித உடலில் நானோ கட்டமைப்புகளின் மருத்துவ பயன்பாட்டுடன் தொடர்புடையது. மருத்துவ பயன்பாட்டிற்கான எந்தவொரு கட்டமைப்பும் உயிர் இணக்கமானதாகவும், பாதிப்பில்லாததாகவும் இருக்கும்போது, ஒலி பொறியியல் வடிவமைப்பு தோல்வியின் அனைத்து சாத்தியங்களையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும். எனவே, வடிவமைப்பு தோல்வியுற்றால் உடலில் உள்ள கட்டமைப்புகளை கையாளுவதற்கான வழிகளை உள்ளடக்கும். ஃபெரஸ் நானோ துகள்கள் மனித உடலுக்குள் போன்ற நானோ அளவில் ரோபோக்களை மட்டுமே பயன்படுத்தக்கூடிய பணிகளை மேற்கொள்ளும் நோக்கத்திற்காக நானோ அளவிலான ரோபோக்களை ("நானோபோட்டுகள்") உருவாக்க பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆராய்ந்து வருகின்றனர். இந்த ரோபோக்கள் மற்ற நானோ கட்டமைப்புகளை உருவாக்கும் அல்லது மருத்துவ நடைமுறைகளைச் செய்யும் திறனைக் கொண்டிருக்கும், மேலும் ஒரு ஊசி மூலம் உடலுக்குள் அறிமுகப்படுத்தப்படும். ரோபோக்களின் குண்டுகள் மற்றும் சுற்றுகள் இரும்பு நானோ துகள்களால் ஆனவை, இதனால் அவற்றின் இயக்கத்தைத் தடுக்க அல்லது கையாள ஒரு காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்த முடியும். செயலிழப்பு அல்லது செயலிழப்பு ஏற்பட்டால், நானோபோட்டுகளை செயலிழக்க ஒரு சிறிய ஈ. எம். பி அல்லது எம். ஆர். ஐ பயன்படுத்தப்படலாம். இரண்டு நுட்பங்களும் மின்காந்த புலத்தைத் தூண்டி, நினைவகத்தை சிதைத்து, வரம்பிற்குள் எந்த மின்னணு சாதனத்தின் சுற்றுவட்டத்தையும் குறைக்கின்றன. அமினோ அமிலங்களைப் பயன்படுத்தி நானோ கட்டமைப்புகளை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேற்கொண்டு வருகின்றனர். அமினோ அமிலங்களைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படும் நானோ கட்டமைப்புகள் செயற்கை வகை அமினோ அமிலங்களைப் பயன்படுத்தி மட்டுமே உருவாக்கப்படுகின்றன, அவை இந்த கட்டமைப்புகளை தனித்துவமான மூலக்கூறுகளுடன் இணைக்கின்றன. இந்த வடிவமைக்கப்பட்ட அமினோ அமிலங்கள் அடிப்படையில் செயற்கை புரதங்களை உருவாக்குகின்றன, அவை மனித உடலில் இயற்கையாக நிகழும் புரதங்களிலிருந்து வேறுபடுகின்றன. வடிவமைக்கப்பட்ட அமினோ அமிலங்களில் உள்ள இந்த வேறுபாடு இந்த புரதங்களை தனிமைப்படுத்தவும் இலக்கு வைக்கவும் எளிதாக்குகிறது. தோல்வி அல்லது செயலிழப்பு ஏற்பட்டால், குறிப்பாக இலக்கு வைக்கப்பட்ட மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்தி இந்த புரதங்களை அடையாளம் காண முடியும், அவை இலக்கின் இருப்பிடத்தைக் குறிக்க ஒரு கொடியாக செயல்படுகின்றன. பின்னர், அவற்றை தனிமைப்படுத்தவும் செயலிழக்கவும் மற்றொரு வழிமுறை பயன்படுத்தப்படும். நமது உடலுக்குள் உள்ள டிஎன்ஏ டிஎன்ஏ இயற்கையாகவே உடைந்து, தன்னைப் பிரதிபலிக்கிறது, ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு செல் பிரியும் போது தன்னை நிரப்புகிறது. இந்த செயல்முறைகள் அனைத்தும் பல்வேறு நொதிகளால் கட்டுப்படுத்தப்பட்டு முடிக்கப்படுகின்றன. டிஎன்ஏ மூலக்கூறுகள் இரட்டை-ஹெலிக்ஸ் உருவாக்கத்தில் தொடர்புடைய அடிப்படை ஜோடி நியூக்ளியோடைடுகளால் ஆனவை, இது இந்த செயல்முறைகளை மிகவும் திறமையானதாகவும், துல்லியமாகவும், கணிக்கக்கூடியதாகவும் ஆக்குகிறது. டிஎன்ஏ மூலக்கூறுகளை எளிதில் வடிவமைக்க முடியும் என்பதால், கல்விச் சமூகத்தில் பல வெளியீடுகள் டிஎன்ஏவைப் பயன்படுத்தி நானோ கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகின்றன. டிஎன்ஏ அடிப்படையிலான நானோ சாதனம் மூலம், செயற்கை புரதங்களை உருவாக்க முடியும், இது ஒரு நானோ சாதனத்தை செயலிழக்கச் செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த செயற்கை புரதங்கள் டிஎன்ஏவை உடைக்கவும், செயலிழப்பு ஏற்பட்டால் நானோ சாதனத்தை பாதிப்பில்லாததாக மாற்றவும் உடலுக்குள் செலுத்தப்படும். மனித உடலுக்குள் உள்ள உயிரியல் புரதங்கள் மூன்று முக்கிய செயல்பாடுகளைச் செய்கின்றனஃ அவை கட்டமைப்பு கட்டுமானத் தொகுதிகள், என்சைம்கள் மற்றும் செல்லுலார் சமிக்ஞையை எளிதாக்குகின்றன. செயற்கை புரதங்கள் குறிகாட்டியின் ஒரு வடிவமாக உருவாக்கப்பட்டு டிஎன்ஏ அடிப்படையிலான நானோ சாதனத்துடன் இணைக்கப்படலாம். மனித உடலில் உள்ள நானோ சாதனங்களைக் கண்காணிக்கும் நோக்கத்திற்காக இந்த காட்டி பின்னர் பயன்படுத்தப்படும். அனைத்து டிஎன்ஏ அடிப்படையிலான நானோ சாதனங்களும் மனித உடலில் உன்னிப்பாகக் கண்காணிக்கப்பட்டால், செயலிழப்பு ஏற்பட்டால் அவற்றை விரைவாகக் கட்டுப்படுத்த முடியும். நானோ தொழில்நுட்பத்தில், குறிப்பாக நானோபாட்களில், ஒரு செயலிழப்பு ஏற்பட்டால் சேதம் ஏற்படுவதற்கான அதிக ஆபத்து இருப்பதால் ஒலி நிரலாக்க கட்டமைப்பின் தேவை முக்கியமானது. நானோ-சாதனங்களைக் கட்டுப்படுத்த இரண்டு அடுக்கு அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தலாம்ஃ (1) எதிர்பார்க்கப்பட்ட தோல்விகள் ஏற்பட்டால் முன்கூட்டியே திட்டமிடப்பட்ட தோல்வி-பாதுகாப்பான செயல்பாட்டை வழங்குவதன் மூலம்; மற்றும் (2) எதிர்பாராத சூழ்நிலைகளில் பயன்படுத்த ரிமோட் கண்ட்ரோல் ஓவர் ரைடு. "ரிமோட்"-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நானோ-சாதனத்திற்கு, செயல்முறை முழுவதும் நானோபோட்டை வழிநடத்த, அறையில் ஒரு நிபுணர் தேவைப்படும். செல்லுலார் பொறியியல் பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் மருந்துகளை வழங்க பாக்டீரியாவைப் பயன்படுத்தும் முறைகளை உருவாக்கி வருகின்றனர். இந்த பாக்டீரியாக்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட பணியைச் செய்ய "திட்டமிடப்படலாம்", மேலும் உடலில் உள்ள இலக்கு இடங்களுக்குச் செல்ல வழிநடத்தப்படலாம். இருப்பினும், பாக்டீரியா ஆரோக்கியமான உறுப்புகளை சேதப்படுத்தலாம் அல்லது செயலிழப்பு ஏற்பட்டால் நோய்வாய்ப்பட்ட உறுப்புக்கு மருந்தை வழங்கத் தவறிவிடலாம். இத்தகைய சந்தர்ப்பங்களில், பாக்டீரியாவை நடுநிலையாக்கவும் சேதத்தைத் தடுக்கவும் ஒரு தோல்வியுற்ற பாதுகாப்பான பொறிமுறை தேவைப்படுகிறது. ஒரு ஆண்டிபயாடிக் பொதுவாக தோல்வியுற்ற பாதுகாப்பான முகவராக பொருத்தமானது. குறிப்புகள் நானோ தொழில்நுட்பம்