अब्जांश तंत्रज्ञानाच्या सहाय्याने नियोजित कार्य अचूकतेने, अत्यल्प वेळात व कार्यक्षमतेने करण्यासाठी अब्जांश रोबॉटचा वापर केला जातो. अब्जांश रोबॉट म्हणजे स्वयंचलित अति-सूक्ष्मयंत्रे होय. आणवीय किंवा रेणवीय पातळीवर उपकरणांची बांधणी, मंडलजुळणी (Circuit Building) करणे यासाठी अब्जांश रोबॉटचा वापर केला जातो. तसेच यंत्रातील नादुरूस्त भाग काढून त्याठिकाणी नवीन भाग बसवण्यासाठी देखील अब्जांश रोबॉट स्व-प्रतिकृतीतंत्राचे (Self Replication Technology) साहाय्य घेतात. अब्जांश रोबॉटचा उपयोग वैद्यकीय क्षेत्रामध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. त्यामुळे अब्जांश-वैद्यकशास्त्र ही एक स्वतंत्र शाखा उदयास आली आहे व तिचा वेगाने विकास होत आहे. भविष्यकाळात अल्प प्रतिकारक्षमता असलेल्या रुग्णांच्या शरीरात अब्जांश रोबॉट हे प्रतिजैविके (Antibiotics) किंवा विषाणूरोधक (Antiviral Agents) म्हणून मोठ्या प्रमाणावर कार्य करू शकतील. शरीराच्या बाधित अवयवांमधील नुकसानग्रस्त पेशी काढून टाकणे तसेच अवयव प्रत्यारोपण (Implantation of artificial body parts) यासाठी देखील अब्जांश रोबॉट वापरले जातात.
अब्जांश रोबॉट : प्रकार आणि उपयोग : (१) सर्वांत लहानयंत्र : जर्मनीमधील मेंझ (Menz) विद्यापीठातील भौतिकी विषयातील शास्त्रज्ञांनी केवळ एका रेणूचा वापर करून एक यंत्र तयार केले. हे यंत्र औष्णिक ऊर्जा घेऊन हालचाल करते. हा रेणू एका विद्युत् चुंबकीय शंकूच्या आकारात लेसर किरणांनी तापवून नंतर थंड केला जातो. त्यामुळे त्या रेणूची हालचाल पुढेमागे होऊ लागते आणि त्याची एकचलत्-चित्रासारखी प्रतिमा तयार होते. हे दृश्य आपण पडद्यावर बघू शकतो.
(२) डीएनएपासून बनविलेली त्रिमितीय अब्जांश यंत्रे : अमेरिकेतील ओहायओ स्टेट विद्यापीठामधील (Ohio State University) अभियंत्यांनी नैसर्गिक व कृत्रिम डीएनए (डीऑक्सिरायबोन्यूक्लिइक अम्ल) यांच्या संयोगातून ‘डीएनए ओरिगामी’ (DNA origami) हे यंत्र तयार केले आहे. जैव-वैद्यकीय (Bio-Medical) क्षेत्रामध्ये ‘डीएनए ओरिगामी’ला अब्जांश रोहित्र (Nano-transformer) म्हणून महत्त्व प्राप्त झाले आहे.
डीएनए ओरिगामी : अब्जांश तंत्रज्ञानामध्ये डीएनएच्या एका बाजूकडील दोरी समान भागाला विविध ठिकाणी जोडून द्विमितीय आणि त्रिमितीय आकार तयार केले जातात. यासाठी संलग्न जोड्यांचा (Complimentary pairs) क्रम कायम राखला जातो. यांच्या साहाय्याने तयार केलेल्या इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक (Electron Microscope) किंवा अनुस्फुरित सूक्ष्मदर्शक (Fluorescence microscope) यांचा उपयोग वैद्यकीय चिकित्सा व उपचार यासाठी करतात.
डीएनए ओरिगामी हे तंत्रज्ञान सर्वप्रथम नाद्रिअन सीमन (Nadrian Seeman) या शास्त्रज्ञांनी १९८० मध्ये प्राथमिक स्वरूपात मांडले. त्यानंतर कॅलिफोर्निया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी येथील पॉल रूथेमंड (Paul Rothemund) यांनी डीएनए ओरिगामीचे अद्ययावत तंत्रज्ञान पुढील काळात विकसित केले.
(३) अब्जांश जलतरणपटू (Nano-Swimmers) : झुरिक (Zurich) येथील शास्त्रज्ञांनी अत्यंत लवचिक असा अब्जांश जलतरणपटू पोलीपायरॉल (Polypyrrole) या सेंद्रिय बहुलकापासून (Organic polymer) बनवला. या बहुलकाची निर्मिती पायरॉल (Pyrrole) या धातूचा वापर करून केली जाते. त्याकरिता १५ मायक्रोमीटर (१०-६ मी.) लांबी असलेली आणि २०० अब्जांश (१०-९ मी.) जाडीची अब्जांश तार वापरतात. हे अब्जांश जलतरणपटू जैविक द्रव पदार्थामध्ये जवळजवळ १५ मॉयक्रोमीटर प्रतिसेकंद एवढ्या वेगाने पोहतात. औषध नियोजित ठिकाणी वाहून नेण्यासाठी किंवा नियंत्रित चुंबकीय क्षेत्रात रक्तातील कर्करोगाच्या पेशी नष्ट करण्यासाठी त्यांचा वापर केला जातो.
(४) मुंगीसदृश अब्जांश यंत्र (Actuating Nano-Transducers) : ज्याप्रमाणे मुंगी आपल्या वजनाच्या कित्येक पटींनी अधिक वजन सहजपणे उचलू शकते. त्याप्रमाणे प्रेरक अब्जांश ऊर्जा परिवर्तक (Actuating Nano-Transducer) आपल्या वजनाच्या १०० पट वजनाचे पदार्थ सहज उचलू शकते. यांत्रिक मोटार किंवा आपल्या शरीरातील स्नायूंपेक्षा ते खूपच शक्तीशाली असते. कॅव्हेंडिश विद्यापीठातील प्राध्यापक जेरेमी बाउम्बर्ग (Jeremy Baumberg) यांनी अशी अति-सूक्ष्म अब्जांश यंत्रे बनवली. यांचा उपयोग वैद्यकीय क्षेत्रामध्ये जिवंत पेशींमध्ये शिरकाव करून रोगाचा नायनाट करण्यासाठी करता येतो.
(५) शुक्राणू प्रेरक अब्जांश यंत्रे : नेदरलँडचे ट्वेंटी विद्यापीठ (Twente University) आणि कैरो येथील जर्मन विद्यापीठ यांच्या सहयोगाने तेथील संशोधकांनी शुक्राणूंना प्रेरणा देणारी अति-सूक्ष्मयंत्रे विकसित केली आहेत. त्यांची हालचाल सौम्य अशा चुंबकीय क्षेत्राद्वारे नियंत्रित केली जाते.
(६) सूक्ष्मजंतूंद्वारे चालणारा रोबॉट : ड्रेक्सेल विद्यापीठातील (Drexel University) अभियांत्रिकी तज्ञांनी सूक्ष्मजंतूंचा (Micro enzymes) वापर करून हवी तशी हालचाल करणारा रोबॉट तयार केला आहे. तो वातावरणातील अडथळे शोधून दिशादर्शकाचे काम देखील करू शकतो. अशा रोबॉटचा उपयोग नियोजित ठिकाणी औषध पाठवणे तसेच ‘स्कंध पेशी चिकित्सा व उपचार’ (Stem cell therapy) यांकरिता होतो.
(७) अब्जांश रॉकेट : संशोधकांच्या चमूने जैविक (परमाणू) आणि अब्जांश कणांचा वापर करून अलीकडेच अति वेगवान, दूरवर्ती नियंत्रित (Remote controlled) अब्जांश आकाराची रॉकेटे तयार केली आहेत.
अब्जांश रोबॉट टिकाऊ असल्याने दीर्घ कालावधीकरिता कार्यक्षम राहू शकतात. अब्जांश प्रणालीमधील क्रियाशीलतेचा वेग अधिक असतो. त्यामुळे यांत्रिक आणि विद्युत् कार्ये जलद गतीने करण्यास मदत होते. अब्जांश आकारमान, स्व-प्रतिकृती तयार करण्याची क्षमता, अचूकता, प्रभावी क्रियाशीलता अशा विविध गुणधर्मांमुळे अब्जांश रोबॉटचे महत्त्व सातत्त्याने वाढत आहे.
संदर्भ :
- https://singularityhub.com/2016/05/16/nanorobots-where-we-are-today- and-why-their-future-has-amazing-potential/
- https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_origami#:~:text=DNA%20origami%20is%20the%20Nanoscale,design%20of%20its%20base%20sequences.
