Advances in synthetic biology and nanotechnology have contributed to the design of tools that can be used to control, reuse, modify, and re-engineer cells' structure, as well as enabling engineers to effectively use biological cells as programmable substrates to realize Bio-Nano Things (biological embedded computing devices). Bio-NanoThings are generally tiny, non-intrusive, and concealable devices that can be used for in-vivo applications such as intra-body sensing and actuation networks, where the use of artificial devices can be detrimental. Such (nano-scale) devices can be used in various healthcare settings such as continuous health monitoring, targeted drug delivery, and nano-surgeries. These services can also be grouped to form a collaborative network (i.e., nanonetwork), whose performance can potentially be improved when connected to higher bandwidth external networks such as the Internet, say via 5G. However, to realize the IoBNT paradigm, it is also important to seamlessly connect the biological environment with the technological landscape by having a dynamic interface design to convert biochemical signals from the human body into an equivalent electromagnetic signal (and vice versa). This, unfortunately, risks the exposure of internal biological mechanisms to cyber-based sensing and medical actuation, with potential security and privacy implications. This paper comprehensively reviews bio-cyber interface for IoBNT architecture, focusing on bio-cyber interfacing options for IoBNT like biologically inspired bio-electronic devices, RFID enabled implantable chips, and electronic tattoos. This study also identifies known and potential security and privacy vulnerabilities and mitigation strategies for consideration in future IoBNT designs and implementations.


翻译:合成生物学和纳米技术的进步有助于设计可用于控制、再利用、修改和再造细胞结构的工具,使工程师能够有效利用生物细胞作为可编程的基质,以实现生物纳米物质(生物嵌入计算机装置),生物纳米技术的进展一般微小、非侵入性、可隐蔽的装置,可用于动态应用,如体内感测和动动能网络,其中人工装置的使用可能有害。这种(纳米尺度)装置可用于各种保健环境,例如连续的健康监测、定向药物交付和纳米外科手术。这些服务还可以归类成一个协作网络(即纳米网络),如果连接互联网等更高带宽的外部网络(如5G),其性能可能会得到改善。然而,为了实现IOBNT的范式,还必须通过动态接口设计将人体的生化信号转换成等量的电磁化学系统、定向药物交付和纳米外科,以及生物内部安全、生物系统、生物系统内部安全风险的I-电磁感测、生物内部风险和生物系统。

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