Wat is een microbivoor?
Een microbivoor is een speculatief toekomstig apparaat, een micromachine met talloze interne nanomachines, die zou functioneren als een kunstmatige witte bloedcel of fagocyt. Hoewel een gedetailleerd ontwerp voor een microbivoor is geschetst door de uitvinder, Robert Freitas, ontbreekt het ons momenteel aan de middelen om het te fabriceren.
Inclusief bewegende delen met afmetingen zo klein als 150 nanometer, zou fabricage van een microbivoor waarschijnlijk atoom-voor-atoom productie op basis van mechanosynthese vereisen. "Mechanosynthese" verwijst naar chemische reacties georkestreerd door de specifiek geprogrammeerde bewegingen van robotarmen op nanoschaal. Een dergelijke fabricagetechnologie is door zijn primaire conceiver, Dr. Eric Drexler, moleculaire nanotechnologie genoemd. Sommige futuristen anticiperen op de ontwikkeling van moleculaire nanotechnologie in de periode 2020-2030.
De medische noodzaak voor een microbivoor is duidelijk - er zijn talloze pathologieën waarbij de aanwezigheid van vreemde organismen in de bloedbaan betrokken is. Gezamenlijk worden deze sepsis genoemd, met ~ 1,5 miljoen jaarlijkse gevallen en ~ 0,5 miljoen jaarlijkse sterfgevallen wereldwijd. Vreemde infecties in de bloedbaan zijn vooral gevaarlijk voor immuungecompromitteerde personen, zoals mensen die aan aids lijden. Veel van de huidige therapieën zijn grof en stoppen alleen de groei van vreemde organismen in de bloedbaan in plaats van ze volledig weg te vagen. Veel artsen zouden een synthetisch apparaat verwelkomen dat in staat is om missies op dergelijke microben uit te voeren en te vernietigen.
De microbivoor is een apparaat met een afgeplatte bolvorm, 3,4 micron lang en 2,0 micron breed. Een micron is een miljoenste van een meter, vergelijkbaar in grootte met de meeste eukaryotische cellen. Een microbivoor zou bestaan uit 610 miljard nauwkeurig gerangschikte structurele atomen, met ongeveer 150 miljard gas- of watermoleculen wanneer in bedrijf. Om een hoge betrouwbaarheid te garanderen, omvat het ontwerp een tienvoudige redundantie voor de meeste interne mechanismen, met uitzondering van alleen de grootste structurele elementen.
Net als natuurlijke fagocyten, zou de microbivoor een "verteren en ontladen" -protocol gebruiken om bacteriën, schimmels en virussen te verslinden die jammer genoeg zijn pad kruisen. Bedekt met soortspecifieke omkeerbare bindingsplaatsen, zouden de aanstootgevende microben aan het oppervlak van de microbivoor kleven. Het apparaat zou dan kleine nanorobotische manipulators uitschuiven, ze aan de microbe vastmaken en vervolgens naar een innamepoort leiden, vergelijkbaar met een inktvis die zijn tentakels rond prooi wikkelt en hem vervolgens in zijn mond duwt. Na het binnentreden van de inlaatpoort, zou de doelmicrobe worden gemengd met behulp van mechanische hakbladen en vervolgens worden overgebracht naar een verteringskamer waar specifiek geselecteerde enzymen het doelwit afbreken in biologisch inactief effluent en het vervolgens in de bloedbaan vrijgeven.
Microbivoren zouden intraveneus worden toegediend en zouden kunnen worden gericht om de bloedstroom door de darmen te verlaten indien gewenst. Eerste schattingen suggereren dat microbivoren ongeveer 1000 keer sneller werken en 80 keer efficiënter zijn dan natuurlijke witte bloedcellen.
De massafabricage en het therapeutische gebruik van microbivoren kunnen een revolutie teweegbrengen in de geneeskunde. Tenzij er onvoorziene en onoverkomelijke uitdagingen zijn, kunnen veel mensen die momenteel leven baat hebben bij op microbivoren gebaseerde therapieën. Veel ziekten kunnen worden genezen, alleen als de natuurlijke afweer van het lichaam enige hulp van buitenaf kan krijgen.