呼吸細胞とは何ですか？

呼吸細胞は、現在の技術では構築できない機械の工学的設計です：直径1ミクロンの人工赤血球。 ナノテクノロジーの進歩が21世紀の最初の10年間と同じくらい急速に続く場合、2020年または2030年までに医療で、あるいは娯楽として呼吸細胞が使用されることがあります。

呼吸細胞について最も興味深いのは、その内部圧力です：約1000気圧。 呼吸細胞は、高圧容器に最適な形状の球状であり、耐久性のあるナノシステムに最適なエンジニアリング材料である純粋なダイヤモンドまたはサファイアでできています。 これらの材料の強度により、高圧が許容されます。

1000気圧の圧力では、呼吸細胞は天然の赤血球の200倍の酸素と二酸化炭素を保持できます。 これにより、人はスイミングプールの底で4時間息を止めたり、誰かが息を止めずに少なくとも15分間最高速度で疾走することができます。 そのような偉業は今日不可能です。

血液中のグルコースを動力とする呼吸細胞は、非常にシンプルなデザインです。 最終的に実現するために必要なのは、製造における小型化の継続的な進歩であり、これは何十年も安定しており、原子スケールで近づいています。 必要なのは、表面上の個々の原子を操作するために走査型トンネル顕微鏡を使用することで予測される機能である3Dナノスケールの製造です。

呼吸細胞は、3つの主要な設計要素で構成されています。肺から酸素を取り込み、血流に放出するローター。 血流から二酸化炭素を集めて肺に放出するローター。 そして、細胞の呼吸に似たプロセスでエネルギーを生成するために血流からグルコースを取り込むローター。 予備研究により、非常に滑らかなダイヤモンド状の表面は白血球には実質的に見えず、デバイスが生体適合性になることがわかっています。

呼吸細胞は、Institute for Molecular Manufacturingのナノテクノロジー研究者であるRobert Freitasによって詳細に設計および分析されました。 コンセプトを説明する論文のタイトルは、「機械的人工赤血球：医療ナノテクノロジーの探索的設計」です。 フレイタスが想定しているようなナノ医療の応用は、今日生きている多くの人々の中長期の将来において当たり前になる可能性があります。