纳米机器人（Nanorobotics）是一个新兴的技术领域，创造机器或机器人，其组件处于或接近纳米（10-9米）的规模。 更具体地说，纳米机器人（与微机器人相对）是指设计和构建纳米机器人的纳米技术工程学科，其装置的尺寸范围为0.1-10微米，由纳米级或分子组件构成。 术语纳米机器人，纳米管，纳米管，纳米机器或纳米材料也已用于描述目前正在研究和开发的此类装置。

纳米机器主要处于研究和开发阶段，但已经测试了一些原始分子机器和纳米机器。 一个例子是具有大约1.5纳米宽的开关的传感器，能够计数化学样品中的特定分子。 纳米机器的第一个有用的应用可能是纳米医学。 例如，生物机器可用于识别和破坏癌细胞。 另一个潜在的应用是在环境中检测有毒化学物质及其浓度的测量。 莱斯大学展示了一种通过化学工艺开发的单分子汽车，包括用于车轮的Buckminsterfullerenes（巴基球）。 它通过控制环境温度和定位扫描隧道显微镜尖端来启动。

另一个定义是允许与纳米级物体精确相互作用的机器人，或者可以使用纳米级分辨率进行操作。 这些装置与显微镜或扫描探针显微镜更相关，而不是将纳米机器人描述为分子机器。 使用显微镜定义，当配置为执行纳米操作时，甚至诸如原子力显微镜的大型设备也可以被认为是纳米机器人。 对于这种观点，可以以纳米级精度移动的宏观尺度机器人或微型机器人也可以被认为是纳米机器人。

纳米机器人理论
根据理查德费曼的说法，他的前研究生兼合作者阿尔伯特·希布斯（Albert Hibbs）最初向他（大约1959年）提出过为费曼的理论微机械（见纳米机械）医疗用途的想法。 Hibbs建议某些修理机器可能有一天会缩小到理论上可以（正如Feynman所说的那样）“吞下外科医生”。 这个想法被纳入了费曼1959年的文章“底部有很多房间”。

由于纳米机器人的尺寸可能是微观的，因此可能需要非常大量的纳米机器人一起工作以执行微观和宏观任务。 这些纳米机器人群，无论是那些无法复制的群体（如在实用雾中），还是那些能够在自然环境中不受约束地复制的群体（如灰色粘液及其不太常见的变体，如合成生物学或实用雾），都可以在许多科学中找到小说故事，如“星际迷航”中的Borg纳米探测器和“外部极限”剧集“The New Breed”。

纳米机器人的一些支持者，为了对他们早先帮助传播的灰色粘性场景作出反应，认为纳米机器人能够在受限制的工厂环境之外复制并不构成所谓的生产性纳米技术的必要部分，并且自我复制，它是否有待开发，可以本身安全。 他们进一步声称，他们目前开发和使用分子制造的计划实际上并不包括免费觅食复制者。

关于纳米机器人的最详细的理论讨论，包括传感，电力通信，导航，操纵，运动和机载计算等具体设计问题，已由Robert Freitas在纳米医学的医学背景中提出。 其中一些讨论仍处于无法建立的普遍性水平，并未达到详细工程水平。

法律和道德影响

开放技术
关于使用开放式设计技术方法进行纳米生物技术开发的提案的文件，如开源硬件和开源软件，已向联合国大会提出。 根据发送给联合国的文件，就像近年来开源加速计算机系统的发展一样，类似的方法应该有益于整个社会并加速纳米机器人的发展。 应该将纳米生物技术的使用确立为后代的人类遗产，并作为基于和平目的的道德实践的开放技术而发展。 开放技术被认为是实现这一目标的基本关键。

Nanorobot种族
与技术研究和开发推动太空竞赛和核军备竞赛的方式相同，正在发生纳米机器人竞赛。 有许多基础允许纳米机器人被纳入新兴技术之中。 其中一些原因是通用电气，惠普，Synopsys，Northrop Grumman和西门子等大公司最近一直致力于纳米机器人的开发和研究。 外科医生正在介入并开始提出将纳米机器人应用于常见医疗程序的方法; 政府机构向大学和研究机构提供超过20亿美元的资金用于开发医学纳米设备的研究; 银行家也在战略上进行投资，旨在预先获得未来纳米机器人商业化的权利和特许权使用费。 纳米机器人诉讼的一些方面以及与垄断相关的相关问题已经出现。 最近，纳米机器人获得了大量专利，主要用于专利代理人，专门从事专利组合建立的公司和律师。 经过一系列的专利和最终的诉讼，例如，无线电发明或电流战争，新兴技术领域往往成为垄断，通常由大公司主导。

制造方法
由分子组件组装的制造纳米机器是一项非常具有挑战性的任务。 由于困难程度，许多工程师和科学家继续通过多学科方法合作，在这一新的发展领域取得突破。 因此，目前应用于制造纳米机器人的以下不同技术的重要性是完全可以理解的：

生物芯片
纳米电子学，光刻法和新生物材料的联合使用为制造用于常见医疗用途的纳米机器人提供了可能的方法，例如手术器械，诊断和药物递送。 这种纳米技术规模制造方法自2008年起在电子工业中得到应用。因此，实际纳米机器人应该作为纳米电子器件集成，这将允许远程操作和医疗仪器的先进功能。

Nubots
核酸机器人（nubot）是纳米级的有机分子机器。 DNA结构可以提供组装2D和3D纳米机械装置的手段。 基于DNA的机器可以使用小分子，蛋白质和其他DNA分子激活。 基于DNA材料的生物回路门被设计为分子机器，以允许体外药物递送用于针对性健康问题。 这种基于材料的系统将最接近智能生物材料药物系统递送，而不允许这种工程原型的精确体内遥控操作。

表面绑定系统
一些报告已经证明合成分子马达与表面的连接。 已经证明，这些原始纳米机器被限制在宏观材料的表面上时会发生类似机器的运动。 表面锚定马达可以潜在地用于以传送带的方式在表面上移动和定位纳米级材料。

位置纳米组装
Nanofactory Collaboration由Robert Freitas和Ralph Merkle于2000年创立，涉及来自10个组织和4个国家的23名研究人员，他们致力于开发一个专门用于开发位置控制金刚石机械合成的实用研究议程和一个具有建筑能力的金刚石纳米工厂金刚石类医学纳米机器人。

Biohybrids
新兴的生物混合系统领域将生物和合成结构元素结合起来用于生物医学或机器人应用。 生物纳米机电系统（BioNEMS）的构成元件具有纳米级尺寸，例如DNA，蛋白质或纳米结构的机械部件。 硫醇 – 烯电子抗蚀剂允许直接写入纳米级特征，然后用生物分子对天然反应性抗蚀剂表面进行官能化。 其他方法使用附着在磁性颗粒上的可生物降解材料，使其能够在身体周围被引导。

细菌等为主
该方法提出使用生物微生物，如细菌大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌。 因此，该模型使用鞭毛用于推进目的。 电磁场通常控制这种生物集成装置的运动。 内布拉斯加大学的化学家通过将细菌融合到硅胶计算机芯片上来创建湿度计。

病毒为主
可以重新训练逆转录病毒以附着细胞并替代DNA。 他们经历了一个称为逆转录的过程，在载体中提供遗传包装。 通常，这些装置是用于衣壳和递送系统的病毒的Pol-Gag基因。 该过程称为逆转录病毒基因疗法，具有通过使用病毒载体重新设计细胞DNA的能力。 该方法以逆转录病毒，腺病毒和慢病毒基因递送系统的形式出现。 这些基因治疗载体已用于猫将基因送入转基因生物（GMO），使其显示出特征。

3D打印
3D打印是通过增材制造的各种过程建立三维结构的过程。 纳米级3D打印涉及许多相同的过程，并且以小得多的规模结合。 为了以5-400μm的比例打印结构，3D打印机的精度大大提高。 使用3D打印和激光蚀刻板方法的3D打印的两步过程被结合作为改进技术。 为了更精确地在纳米级，3D打印过程使用激光蚀刻机，其在每个板中蚀刻纳米机器人片段所需的细节。 然后将板转移到3D打印机，其用所需的纳米颗粒填充蚀刻区域。 重复3D打印过程，直到从底部向上构建纳米机器人。 这种3D打印过程有许多好处。 首先，它提高了打印过程的整体准确性。 其次，它有可能产生纳米机器人的功能部分。 3D打印机使用液体树脂，通过聚焦激光束在正确的点上硬化。 激光束的焦点通过可移动的镜子引导穿过树脂，并留下硬化的固体聚合物线，仅几百纳米宽。 这种精细的分辨率可以创建复杂结构的雕塑，像一粒沙子一样微小。 该过程通过使用光活性树脂进行，所述光活性树脂通过激光以极小的比例硬化以产生结构。 通过纳米级3D打印标准，该过程很快。 使用多光子光聚合中使用的3D微制造技术可以制造超小的特征。 该方法使用聚焦激光将所需的3D物体追踪成凝胶块。 由于光激发的非线性特性，凝胶仅在激光聚焦的地方固化成固体，然后洗掉剩余的凝胶。 容易生产小于100纳米的特征尺寸，以及具有移动和互锁部件的复杂结构。

潜在用途

奈米
纳米机器人在医学中的潜在用途包括癌症的早期诊断和靶向药物递送，生物医学仪器，手术，药代动力学，糖尿病监测和医疗保健。

在这样的计划中，预计未来的医学纳米技术将使用注射到患者体内的纳米机器人来进行细胞水平的工作。 旨在用于医学的这种纳米机器人应该是非复制的，因为复制将不必要地增加设备复杂性，降低可靠性并干扰医疗任务。

纳米技术提供了广泛的新技术，用于开发定制方法以优化药物的输送。 今天，诸如化疗之类的治疗的有害副作用通常是药物递送方法的结果，其不能准确地精确定位其预期的靶细胞。 然而，哈佛大学和麻省理工学院的研究人员已经能够将直径接近10纳米的特殊RNA链附着到纳米颗粒上，并用化疗药物填充它们。 这些RNA链被癌细胞吸引。 当纳米颗粒遇到癌细胞时，它会附着在癌细胞上，并将药物释放到癌细胞中。 这种定向的药物递送方法具有治疗癌症患者的巨大潜力，同时避免了负面影响（通常与不适当的药物递送相关）。 2014年在圣地亚哥加利福尼亚大学进行了首次在生物体内运行的纳米运动示范。 MRI引导的纳米胶囊是纳米机器人的一种潜在前体。

纳米机器人的另一个有用的应用是帮助修复与白细胞一起的组织细胞。 向受累区域募集炎性细胞或白细胞（包括中性粒细胞，淋巴细胞，单核细胞和肥大细胞）是组织对损伤的第一反应。 由于它们的体积小，纳米机器人可以将自己附着在招募的白细胞表面，从血管壁挤出并到达损伤部位，在那里它们可以协助组织修复过程。 某些物质可能用于加速恢复。

这种机制背后的科学非常复杂。 细胞穿过血液内皮的过程，称为迁移过程，是一种机制，涉及细胞表面受体与粘附分子的接合，活动力的作用和血管壁的扩张以及迁移细胞的物理变形。 通过将自身附着在迁移的炎症细胞上，机器人实际上可以“跨越血管”，绕过了对他们自己的复杂的移位机制的需要。

截至2016年，在美国，食品和药物管理局（FDA）根据规模对纳米技术进行管理。

Soutik Betal在德克萨斯大学圣安东尼奥分校的博士研究期间开发出了由电磁场远程控制的纳米复合粒子。 现在参加吉尼斯世界纪录的这一系列纳米机器人可用于与生物细胞相互作用。 科学家们认为这项技术可用于治疗癌症。

文化参考
Nanites是电视节目Mystery Science Theatre 3000中的人物。它们是自我复制的生物工程生物，可以在船上工作并驻留在SOL的计算机系统中。 他们在第8季首次亮相。

Nanite用于Netflix系列“旅行者”中的许多剧集。 他们被编程并注入受伤人员进行维修。