Молекулярная коммуникация – на основе сети биологической связи

В предыдущем блоге мы говорили о другой категории оптической связи, в которой для передачи данных используются светодиоды, известной как "Light Fidelity". В этом блоге мы собираемся обсудить еще одну перспективную технологию в области связи, называемую молекулярной связью.

На сегодняшний день методы и способы связи используют электромагнитные и акустические волны, медные провода, оптические волокна и другие компоненты. Однако есть еще один способ общения, о котором многие из нас не знают. Общение, происходящее в биологической системе. Все биологические системы представляют собой сети взаимодействующих элементов на всех уровнях: молекулах, клетках, тканях, организмах, популяциях, микробиомах, экосистемах и т. д.

Знание этого метода связи биологических систем стало Основа для изобретения новой технологии связи, называемой молекулярной связью.

Также читайте: 21 крупная технология следующего десятилетия – часть 1

Что такое Молекулярная связь?

Молекулярная связь — это стратегия проектирования наносетей, направленная на фактическое проектирование и управление системами связи наномасштаба. Это механизм связи между наномашинами на небольшом расстоянии (десятки микрометров), который использует наличие или отсутствие выбранного типа молекул для цифрового кодирования сообщений.

Молекулярная связь была бы полезна в связь внутри сетей туннелей, трубопроводов или непредсказуемой подводной среды. Электромагнитная связь является сложной задачей в вышеупомянутых средах из-за таких ограничений, как соотношение размера антенны и длины волны электромагнитного сигнала.

Молекулярная связь осуществляется путем передачи информации через молекулы в указанный пункт назначения. Эта технология имеет преимущество во всех механизмах на клеточном и субклеточном уровне, которые уже используют эмиссию молекул для связи.

Основной принцип работы

Наносеть – это взаимосвязь нано-машин. Наномашины — это биологические или искусственно созданные наноустройства или компоненты, которые способны выполнять только очень простые задачи по вычислениям, зондированию или приведению в действие в очень тесной среде. Это похоже на то, что строительные блоки взаимодействуют для выполнения более сложных задач и обмена различной локальной информацией. Наномашины можно разделить на две категории:

Биологические наномашины

Искусственные наномашины

Молекулярная связь состоит из наномашин-отправителей, наномашин-получателей и молекул-носителей. , информационные молекулы и окружающая среда, в которой они действуют. Отправители и получатели представляют собой биологически и искусственно созданные био-нано-машины, способные излучать и захватывать информационные молекулы. Информационные данные передаются от отправителя к получателю перевозчиками. Переносчиками в этой системе являются молекулярные моторы, гормоны или нейротрансмиттеры. Поскольку в биологической системе действует молекулярная связь, передаваемой информацией являются белки, ионы или ДНК. Окружающая среда — это водный раствор, который находится внутри клеток и между ними.

5 этапов работы молекулярной связи приведены ниже:

Кодирование – Это фаза, на которой источник или био-нано-машина-отправитель кодирует информацию в информационные молекулы, которые обнаруживаются принимающей био-нано-машиной.

Отправка – Это этап, на котором бионаномашина-отправитель излучает эти информационные молекулы в окружающую среду. Это делается путем отделения информационных молекул от бионаномашины-отправителя.

Распространение – Распространение – это распространенный метод, который присутствует во всех коммуникационных технологиях. Распространение — это этап, на котором информация перемещается от источника к месту назначения. Это аналогично молекулярной коммуникации, когда молекулы информации перемещаются от отправителя Бионано-машины через среду к Бионано-машине-получателю.

Прием – Как подразумевается в Словом, это фаза, на которой принимающая машина Бионано улавливает молекулы информации, распространяющиеся в среде машин Бионано.

Декодирование – Кодирование и декодирование – это наиболее важные этапы в методах коммуникации. При молекулярной связи во время декодирования приемник Био-Нано-машина захватывает информацию молекул, декодирует полученные молекулы в химическую реакцию.

Читайте также: 21 Большие технологии следующего десятилетия – Часть 1

Приложения

Эта коммуникация представляет собой совершенно новую концепцию и потенциально может открыть множество новых приложений в бионанотехнологиях. Некоторые из возможных F Будущие варианты использования молекулярной связи:

Информационные технологии. Эта коммуникационная технология может помочь усовершенствовать существующие электрические системы на основе кремния за счет интеграции в них бионаномашин для связи. . Например, в будущем мобильный телефон может иметь эти био-нано-машины для встроенного анализа биохимических сигналов, получаемых из человеческого тела в виде крови и пота.

Система доставки лекарств > – Наиболее перспективное применение такого метода коммуникации видится в медицинской сфере. Молекулярная связь может обеспечить носители лекарств, а также механизмы доставки лекарств дружественным для биологических систем способом. Отправители био-нано-машин могут быть имплантированы в тело человека для испускания лекарств или ДНК.

Микро-электрохимические системы. Эта область направлена ​​на разработку небольших систем, таких как Lab-on- чип. «Лаборатория на чипе» — это новая технология, которая объединяет операции биохимического анализа и синтеза, такие как анализ клеток и диагностика крови, на небольшом чипе. Он обеспечивает такие функциональные возможности, как манипулирование молекулами на одном чипе, например транспортировка молекул в определенные места, смешивание двух типов молекул друг с другом и выделение определенного типа молекул из смеси.

Окружающая среда и Производство – Хотя для него нет проверенной системы. Но ученые планируют использовать эту технологию для мониторинга окружающей среды в различных целях, таких как контроль над отходами, контроль загрязнения, глобальное потепление и так далее. Они даже экспериментируют над тем, как найти ее применение в обрабатывающей промышленности для формирования узоров и структур.

Эта технология представляет собой совершенно новую парадигму в области коммуникаций. Проводятся исследования, чтобы узнать о его положительном применении в различных сферах. Медицина, несомненно, получит от этого пользу, потому что она является биологической и нанотехнологией по своей природе. Поскольку мы все знаем, что нанотехнологии — это неотъемлемая часть будущего, а молекулярные технологии — это связь между наномашинами, я чувствую, что вскоре они начнут развиваться, и вскоре мы сможем увидеть системы, использующие их.

_{Читать: 0}