Nanoroboter sind theoretisch mikroskopische Geräte, die im Nanometerbereich gemessen werden (1 nm entspricht einem Millionstel von 1 Millimeter). Wenn sie vom hypothetischen Stadium aus vollständig realisiert würden, würden sie auf atomarer, molekularer und zellulärer Ebene arbeiten, um Aufgaben sowohl in der Medizin als auch in der Industrie zu erfüllen, die bisher der Stoff der Science-Fiction waren.
In einigen Generationen könnte jemand, bei dem Krebs diagnostiziert wurde, eine neue Alternative zur Chemotherapie angeboten werden, der traditionellen Strahlenbehandlung, die nicht nur Krebszellen, sondern auch gesunde menschliche Zellen abtötet und Haarausfall, Müdigkeit, Übelkeit, Depressionen und eine Vielzahl von andere Symptome. Ein Arzt, der Nanomedizin praktiziert, würde dem Patienten eine Injektion eines speziellen Nanoroboters anbieten, der Krebszellen aufspürt und zerstört, die Krankheit an der Quelle vertreibt und gesunde Zellen unberührt lässt. Das Ausmaß der Härte für den Patienten wäre im Wesentlichen ein Stich in den Arm. Eine Person, die sich einer nanorobotischen Behandlung unterzieht, könnte erwarten, dass sie sich der molekularen Geräte, die in ihnen arbeiten, nicht bewusst ist, abgesehen von einer schnellen Verbesserung ihrer Gesundheit.
Die Nanoroboter der Nanomedizin sind so winzig, dass sie den menschlichen Körper leicht durchqueren können. Wissenschaftler berichten, dass das Äußere eines Nanoroboters aufgrund seiner inerten Eigenschaften und Festigkeit wahrscheinlich aus Kohlenstoffatomen in einer diamantartigen Struktur besteht. Superglatte Oberflächen verringern die Wahrscheinlichkeit, dass das körpereigene Immunsystem aktiviert wird, sodass die Nanoroboter ungehindert ihrer Arbeit nachgehen können. Glukose oder natürlicher Körperzucker und Sauerstoff könnten eine Antriebsquelle sein, und der Nanoroboter wird je nach seiner Aufgabe andere biochemische oder molekulare Bestandteile haben.
Nach aktuellen Theorien werden Nanoroboter zumindest eine rudimentäre Zwei-Wege-Kommunikation besitzen; reagiert auf akustische Signale; und kann über Schallwellen Strom oder sogar Anweisungen zur Umprogrammierung von einer externen Quelle empfangen. Ein Netzwerk spezieller stationärer Nanoroboter könnte strategisch im ganzen Körper positioniert sein, jeden aktiven Nanoroboter beim Passieren protokollieren und dann diese Ergebnisse melden, sodass eine Schnittstelle alle Geräte im Körper verfolgen kann. Ein Arzt könnte nicht nur den Fortschritt eines Patienten überwachen, sondern die Anweisungen der Nanoroboter in vivo ändern, um zu einem anderen Heilungsstadium zu gelangen. Wenn die Aufgabe abgeschlossen ist, werden die Nanoroboter aus dem Körper gespült.
Molekulare Nanotechnologie (MNT), die Dachwissenschaft der Nanomedizin, sieht Nanoroboter vor, die in Nanofabriken hergestellt werden, nicht größer als ein durchschnittlicher Desktop-Drucker. Die Nanofabriken würden nanoskalige Werkzeuge verwenden, die in der Lage sind, Nanoroboter nach genauen Spezifikationen zu konstruieren. Design, Form, Größe und Art der enthaltenen Atome, Moleküle und computerisierten Komponenten wären aufgabenspezifisch. Der Rohstoff für die Herstellung der Nanoroboter wäre nahezu kostenlos und der Prozess nahezu schadstofffrei, was Nanoroboter zu einer äußerst erschwinglichen und hochattraktiven Technologie macht.
Die erste Generation von Nanorobotern wird wahrscheinlich sehr einfache Aufgaben erfüllen und mit fortschreitender Wissenschaft immer ausgefeilter werden. Gesteuert werden sie nicht nur durch eingeschränkte Designfunktionalität, sondern auch durch Programmierung und die bereits erwähnte akustische Signalisierung, die insbesondere zum Abschalten der Nanoroboter genutzt werden kann.
Robert A. Freitas Jr., Autor von Nanomedicine, gibt uns ein Beispiel für einen von ihm entwickelten medizinischen Nanoroboter, der als rotes Blutkörperchen fungieren würde. Es besteht aus Kohlenstoffatomen in einem Rautenmuster, um im Grunde einen winzigen, kugelförmigen Drucktank mit „molekularen Sortierrotoren“ zu schaffen, die etwas mehr als ein Drittel der Oberfläche bedecken. Um eine grobe Analogie zu machen, würden diese Moleküle wie die Paddel auf einem Flussschiff wirken, die Sauerstoff- (O2) und Kohlendioxid (CO2)-Moleküle aufnehmen, die sie dann in die innere Struktur des Nanoroboters weitergeben würden.
Der gesamte Nanoroboter, den Freitas als Respirozyten bezeichnete, besteht aus 18 Milliarden Atomen und kann bis zu 9 Milliarden O2- und CO2-Moleküle oder etwas mehr als das 235-fache der Kapazität eines menschlichen roten Blutkörperchens aufnehmen. Diese erhöhte Kapazität wird ermöglicht, weil die Diamantstruktur höhere Drücke als eine menschliche Zelle unterstützt. Sensoren am Nanoroboter würden die molekularen Rotoren dazu veranlassen, entweder Gase freizusetzen oder sie zu sammeln, je nach den Bedürfnissen des umliegenden Gewebes. Eine gesunde Dosis dieser Nanoroboter, die einem Patienten in Lösung injiziert wird, erklärt Freitas, würde es jemandem ermöglichen, fast vier Stunden lang bequem unter Wasser in der Nähe des Abflusses des Hinterhof-Pools zu sitzen oder 15 Minuten lang mit voller Geschwindigkeit zu laufen, bevor er einatmet.
Während potenzielle medizinische und sogar militärische Anwendungen für diesen einen einfachen Nanorobotertyp offensichtlich sind, sind auch die Auswirkungen auf das tägliche Leben faszinierend. Stellen Sie sich vor, Sie tauchen ohne Tank oder Atemregler, aber einen Schwarm von Atemwegszellen in Ihrem Blutkreislauf; oder die Olympischen Spiele 2030, bei denen Supersportler vielleicht nicht auf Medikamente, sondern auf Nanoroboter-Augmentation gescannt werden.
Obwohl Nanoroboter in der Medizin viel versprechend sind, von der Ausrottung von Krankheiten bis hin zur Umkehrung des Alterungsprozesses (Falten, Verlust von Knochenmasse und altersbedingte Erkrankungen sind alle auf zellulärer Ebene behandelbar), sind Nanoroboter auch Kandidaten für industrielle Anwendungen. In großen Schwärmen könnten sie die Luft von Kohlendioxid reinigen, das Ozonloch reparieren, das Wasser von Schadstoffen reinigen und unsere Ökosysteme wiederherstellen.
Frühe Theorien in The Engines Of Creation (1986) des „Vaters der Nanotechnologie“, Eric Drexler, stellten sich Nanoroboter als selbstreplizierend vor. Diese Idee ist mittlerweile obsolet, aber damals bot der Autor als Warnung ein Worst-Case-Szenario an. Ausreißer mikroskopisch kleine Nanobugs, die Materie auf zellulärer Ebene exponentiell zerlegen, um mehr Kopien von sich selbst zu machen – eine Situation, die alles Leben auf der Erde schnell auslöschen könnte, indem sie es in „Grey Goo“ verwandelt. Dieser unwahrscheinliche, aber theoretisch machbare Ökophage löste eine Gegenreaktion und eine Blockade der Finanzierung aus. Die Idee von sich selbst replizierenden Nanobugs fand schnell in vielen populären Science-Fiction-Themen Wurzeln, darunter Star Treks Nanoalien, die Borg.
Im Laufe der Jahre entwickelte sich die MNT-Theorie weiter und eliminierte selbstreplizierende Nanoroboter. Dies spiegelt sich in Drexlers späterer Arbeit Nanosystems (1992) wider. Der Bedarf an mehr Kontrolle über den Prozess und die Position von Nanomaschinen hat zu einem mehr mechanischen Ansatz geführt, der kaum Chancen für außer Kontrolle geratene biologische Prozesse lässt.
Nanoroboter sind bereit, die nächste Revolution in Technologie und Medizin zu bringen, das schwerfällige und giftige Industriezeitalter zu ersetzen und der Menschheit unglaubliche Möglichkeiten zu eröffnen. Aber obwohl graue Schmiere kein zentrales Anliegen mehr ist, werden weitere potenzielle Gefahren und Missbräuche der Nanotechnologie von Wissenschaftlern und Überwachungsgruppen gleichermaßen ernsthaft geprüft.