I nanorobot sono dispositivi microscopici teorici misurati sulla scala dei nanometri (1 nm equivale a un milionesimo di 1 millimetro). Quando saranno pienamente realizzati dalla fase ipotetica, lavoreranno a livello atomico, molecolare e cellulare per svolgere compiti sia in campo medico che industriale che fino ad ora sono stati oggetto di fantascienza.
Tra qualche generazione, a qualcuno con diagnosi di cancro potrebbe essere offerta una nuova alternativa alla chemioterapia, il trattamento tradizionale delle radiazioni che uccide non solo le cellule cancerose ma anche le cellule umane sane, causando perdita di capelli, affaticamento, nausea, depressione e una miriade di altri sintomi. Un medico che pratica la nanomedicina offrirebbe al paziente un’iniezione di un tipo speciale di nanorobot che cercherà le cellule cancerose e le distruggerà, dissipando la malattia alla fonte, lasciando intatte le cellule sane. L’entità del disagio per il paziente sarebbe essenzialmente una puntura al braccio. Una persona sottoposta a un trattamento nanorobotico potrebbe aspettarsi di non avere consapevolezza dei dispositivi molecolari che lavorano al suo interno, a parte un rapido miglioramento della propria salute.
I nanorobot della nanomedicina sono così piccoli che possono facilmente attraversare il corpo umano. Gli scienziati riferiscono che l’esterno di un nanorobot sarà probabilmente costituito da atomi di carbonio in una struttura diamantata a causa delle sue proprietà inerti e della sua forza. Le superfici super lisce ridurranno la probabilità di attivare il sistema immunitario del corpo, consentendo ai nanorobot di svolgere le proprie attività senza ostacoli. Il glucosio o gli zuccheri naturali del corpo e l’ossigeno potrebbero essere una fonte di propulsione e il nanorobot avrà altre parti biochimiche o molecolari a seconda del suo compito.
Secondo le teorie attuali, i nanorobot possederanno almeno una comunicazione bidirezionale rudimentale; risponderà a segnali acustici; e sarà in grado di ricevere energia o persino istruzioni di riprogrammazione da una fonte esterna tramite onde sonore. Una rete di speciali nanorobot stazionari potrebbe essere posizionata strategicamente in tutto il corpo, registrando ogni nanorobot attivo mentre passa, quindi riportando quei risultati, consentendo a un’interfaccia di tenere traccia di tutti i dispositivi nel corpo. Un medico potrebbe non solo monitorare i progressi di un paziente, ma modificare le istruzioni dei nanorobot in vivo per passare a un’altra fase di guarigione. Quando il compito sarà completato, i nanorobot verranno eliminati dal corpo.
La nanotecnologia molecolare (MNT), la scienza ombrello della nanomedicina, prevede nanorobot fabbricati in nanofabbriche non più grandi della stampante desktop media. Le nanofabbriche utilizzerebbero strumenti su nanoscala in grado di costruire nanorobot con specifiche rigorose. Il design, la forma, le dimensioni e il tipo di atomi, molecole e componenti computerizzati inclusi sarebbero specifici per l’attività. La materia prima per realizzare i nanorobot sarebbe quasi gratuita e il processo praticamente privo di inquinamento, rendendo i nanorobot una tecnologia estremamente conveniente e molto attraente.
La prima generazione di nanorobot probabilmente svolgerà compiti molto semplici, diventando più sofisticati man mano che la scienza progredisce. Saranno controllati non solo attraverso funzionalità di progettazione limitate, ma anche attraverso la programmazione e la suddetta segnalazione acustica, che può essere utilizzata, in particolare, per spegnere i nanorobot.
Robert A. Freitas Jr., autore di Nanomedicine, ci fornisce un esempio di un tipo di nanorobot medico da lui progettato che agirebbe come un globulo rosso. È costituito da atomi di carbonio disposti a diamante per creare quello che è fondamentalmente un minuscolo serbatoio pressurizzato sferico, con “rotori di smistamento molecolare” che coprono poco più di un terzo della superficie. Per fare un’analogia approssimativa, queste molecole agirebbero come le pale di un battello fluviale che afferrano molecole di ossigeno (O2) e anidride carbonica (CO2), che poi passerebbero nella struttura interna del nanorobot.
L’intero nanorobot che Freitas ha soprannominato respirocita, è costituito da 18 miliardi di atomi e può contenere fino a 9 miliardi di molecole di O2 e CO2, ovvero poco più di 235 volte la capacità di un globulo rosso umano. Questa maggiore capacità è resa possibile dal fatto che la struttura a diamante supporta pressioni maggiori rispetto a una cellula umana. I sensori sul nanorobot attiverebbero i rotori molecolari per rilasciare gas o raccoglierli, a seconda delle esigenze dei tessuti circostanti. Una buona dose di questi nanorobot iniettati in un paziente in soluzione, spiega Freitas, consentirebbe a qualcuno di sedersi comodamente sott’acqua vicino allo scarico della piscina del cortile per quasi quattro ore, o di correre a tutta velocità per 15 minuti prima di respirare.
Mentre le potenziali applicazioni mediche e persino militari sembrano ovvie per questo semplice tipo di nanorobot, anche le implicazioni per la vita di tutti i giorni sono intriganti. Immagina di fare immersioni senza bombola o erogatore, ma uno sciame di respirociti nel tuo flusso sanguigno; o le Olimpiadi del 2030 quando, forse, i super-atleti non verranno scansionati per i farmaci, ma per il potenziamento nanorobotico.
Sebbene i nanorobot applicati alla medicina abbiano molte promesse dall’eradicazione delle malattie all’inversione del processo di invecchiamento (rughe, perdita di massa ossea e condizioni legate all’età sono tutte curabili a livello cellulare), i nanorobot sono anche candidati per applicazioni industriali. In grandi sciami potrebbero pulire l’aria dall’anidride carbonica, riparare il buco nell’ozono, pulire l’acqua dagli inquinanti e ripristinare i nostri ecosistemi.
Le prime teorie in The Engines Of Creation (1986), del “padre della nanotecnologia”, Eric Drexler, immaginavano i nanorobot come autoreplicanti. Questa idea è ora obsoleta, ma all’epoca l’autore ha offerto uno scenario peggiore come nota cautelativa. Nanobug microscopici in fuga che disassemblano esponenzialmente la materia a livello cellulare per fare più copie di se stessi, una situazione che potrebbe spazzare via rapidamente tutta la vita sulla Terra trasformandola in “polpa grigia”. Questo ecofago improbabile ma teoricamente fattibile ha innescato un contraccolpo e il blocco dei finanziamenti. L’idea di nanobug auto-replicanti si è rapidamente radicata in molti temi popolari di fantascienza tra cui il nanoalieno di Star Trek, il Borg.
Nel corso degli anni la teoria MNT ha continuato ad evolversi eliminando i nanorobot autoreplicanti. Ciò si riflette nel lavoro successivo di Drexler, Nanosystems (1992). La necessità di un maggiore controllo sul processo e sulla posizione delle nanomacchine ha portato a un approccio più meccanico, lasciando poche possibilità che si verifichino processi biologici fuori controllo.
I nanorobot sono pronti a portare la prossima rivoluzione nella tecnologia e nella medicina, sostituendo l’ingombrante e tossica era industriale e aprendo l’umanità a incredibili possibilità. Ma mentre il goo grigio non è più una preoccupazione centrale, altri potenziali pericoli e abusi della nanotecnologia rimangono sotto seria considerazione da parte di scienziati e gruppi di controllo allo stesso modo.