Kuidas ära kasutada nanotehnoloogia potentsiaali ja vältida nende võimalikke negatiivseid tagajärgi? See oli küsimus, mille esitas Christine Peterson, kui ta asutas kolmkümmend aastat tagasi mittetulundusliku nanotehnoloogia mõttekoja Foresight Institute. Ja nüüd, see naine ütleb, juhendab see küsimus teda jätkuvalt. Viimase kümne aasta jooksul on nanotehnoloogia teinud märkimisväärseid edusamme ja leidnud praktilist rakendust. Mõned töötavad meditsiiniliste implantaatide jaoks nanomõõtmelisi disainilahendusi, mis võiksid stimuleerida luurakkude kasvu ja positiivset geeniekspressiooni. Teised töötavad selle nimel, et luua juhitavaid nanoosakesi, mis suudaksid vähirakke tuvastada ja isegi hävitada.
Teie keha läbivate ja seda rakulisel tasemel parandavate nanomajade mõte on tänu nanomootorite ja nanorakettide arendamisele reaalsusele lähemale jõudnud. Kuid enne kui nende juurde jõuame, usub Peterson, et nanotehnoloogial on ka muid huvitavaid tagajärgi. Näiteks isepuhastuvad pinnad ja nanotehnilised katalüsaatorid, mis püüavad kasvuhoonegaasid lõksu ja muudavad süsinikdioksiidi aineteks, mida tehased vajavad.
Eelmise kuu lõpus rääkis Peterson San Franciscos toimunud ülemaailmsel tippkohtumisel. Selles intervjuus saate teada, kuidas tema arvates aitab nanotehnoloogia meil lahendada vee-, vähiravi probleemi ja viib meid helgemasse tulevikku.
Nanotehnoloogia täna: ebamäärane punkt eksponentsiaalkõveral?
Jagan nanotehnoloogia kolme etappi: materjalid, seadmed, süsteemid. Igaüks neist järgib oma kõverat. Sel hetkel näeme enamasti nanoosakeste saadusi, kuid neil pole täpsust molekulaarskaalal - nad pole aatomi täpsed. Selle parameetri paranedes näeme selliste täpsusega materjalide teket, eriti filtreerimisel ja katalüüsimisel.
Kui sellised tooted turule jõuavad, plahvatavad need nagu rakett. Nõudlus puhta vee järele on tohutu. Nõudlus kasvuhoonegaaside käitlemise järele on tohutu. Kes need eesmärgid kõigepealt saavutab, on tulemus positiivne.
Reklaamvideo:
Selgitage nanotehnoloogiat lühidalt tänaval asuvale võõrale inimesele
Loodus manipuleerib üksikute molekulidega, et luua maailma kõige keerukamaid asju - taimi, loomi ja meie enda kehasid. Nanotehnoloogia väljakutse on kasutada molekulaarseid masinasüsteeme, et luua kõike, mida me tahame, sama täpsusega ja teha seda sama puhtalt kui loodus.
2013. aastal ennustasite, et nanotehnoloogia areng järgmise kümne aasta jooksul meditsiinis mõjutab märkimisväärselt vähi avastamist, pildistamist ja ravi. Millised nanotehnoloogia edusammud on meditsiinil olnud viimase paari aasta jooksul kõige olulisemad?
Nanotehnoloogia kasutamine vähktõve vastu võitlemiseks on võtnud tohutuid pingutusi - sadu miljoneid dollareid - ja pingutused tasuvad end ära.
Paljud erinevad rühmad, näiteks Stanfordi onkonanotehnoloogia edendamise keskus, katsetavad nanoosakestega, et proovida saada neilt kasulikku käitumist, näiteks edastavad värvisignaali, kui vähirakk leitakse, või kinnituvad vähiraku külge, kuni seda uuritakse. Neid saab programmeerida ka vähiraku avastamisel vabastama spetsiaalse signaalmolekuli.
Laboris saab luua veel palju ebatavalisi reaktsioone. Näiteks võib nanoosake absorbeerida valgust ja tekitada kasvaja tuvastamisel väikese energiatarbega akustilist vibratsiooni või eraldada see raku hävitamiseks soojust.
Millised kliinilised uuringud on teie jaoks kõige julgustavamad?
Üks minu lemmikuid on MagArray. See kinnitab nanomagnetid vähirakkudele ja identifitseerib need seejärel kiibil oleva prooviga. See võtab vähem kui tund ja nõuab minimaalset tehnilist väljaõpet. Lisaks vähile saab seda meetodit kasutada ka tsütokiinide jälgimiseks, mis on kasulik Alzheimeri tõve ja autoimmuunhaigustega töötamisel.
Muidugi, kui suudame vähiga võidelda - ja kindlasti suudame -, muutub Alzheimeri tõbi veelgi suuremaks probleemiks kui praegu. Pelgalt vähi vastu võitlemisest ei piisa. Peame jätkama tööd ja tegelema kõigi krooniliste haigustega.
Kas on uusi nn nutikaid materjale, mida katsetatakse nanotehnilistes seadmetes ja mis võiksid varsti asendada tänapäevaseid tehnoloogiaid? Kui jah, siis millised neist?
Näiteks: Mulle meeldib isepuhastuvate materjalide idee. Cambridge'i ülikool töötab selle nimel, et luua pinnad, kuhu on põimitud fotokatalüütilised titaandioksiidi nanoosakesed. Nad kasutavad ultraviolettvalgust pinna mustuse muutmiseks süsinikdioksiidiks ja veeks. Tilk õli sõrmejälje suurusele sellisele pinnale eemaldatakse pooleteise tunni jooksul.
Ühel päeval on meil metallist implantaadid, mis ei sobi mitmeks otstarbeks. Montreali ülikool ja partnerid on leidnud viisi nanoskaalamustrite loomiseks selliste implantaatide pinnale ning need võivad suurendada luurakkude kasvu, vähendada soovimatute rakkude kasvu, stimuleerida tüvirakkude arengut ja muuta geeniekspressiooni positiivsel viisil. Hämmastav. Paljud neist kasutusviisidest on ulme lehtedelt sõna otseses mõttes kadunud.
Austraalias töötavad RMIT ja Adelaide'i ülikool materjalide kallal, mis kasutavad nanoskaalalisi kristalle - dielektrilisi resonaatoreid - kindla lainepikkusega valguse edastamiseks või blokeerimiseks. See võib põhjustada kontaktläätsede loomise, mis muudavad seda, mida me näeme, või isegi peakomplektiga kuvari loomise, mis näitab meie vaateväljas lisateavet. Lõpuks mäletan nende inimeste nimesid, kellega olen varem kohtunud.
Mis olid teie inspiratsiooniallikad koos Foresight Institute'i asutamisega? Mis küsimus teid sel ajal muretses?
Siis muretsesin küsimuse pärast: kuidas nanotehnoloogia võimalustest saada kolossaalseid eeliseid ja vältida võimalikke negatiivseid tagajärgi, sama kolossaalselt?
Soovime kiirendada arenenud meditsiiniliste ja muude positiivsete rakenduste väljatöötamist ning takistada sõjaväe arengut samal kiirusel. Nanotehnoloogia võimsuse mõistmine elukvaliteedi ja eriti meditsiini parandamisel on jõudnud kaugele, kuid mitmesuguste piirangute tõttu lükatakse meditsiiniline kasutamine pidevalt edasi. Sõjaväes on tõsi vastupidine: sõjaväel on varane juurdepääs uuele tehnoloogiale ja sõjalisi rakendusi rahastatakse kümme korda paremini.
Kombineerige need suundumused ja saab selgeks, miks on keeruline kiirendada selle tehnoloogia meditsiiniliste rakenduste arendamist ja samal ajal aeglustada sõjaväe arengut. See on keeruline ülesanne.
Oli aasta 2025, kuidas nanotehnoloogia keskkonda parandas?
Selleks ajaks ja võib-olla isegi varem võib olla kaks olulist läbimurret. Esiteks saame veeprobleemi lahendada, kasutades molekulaarset täpsusfiltreerimist. Seda tehnoloogiat arendab juba osaühing AquaVia Riikliku Teadusfondi toel.
Teiseks saame õhku saastumisest, sealhulgas kasvuhoonegaasidest, puhastada nanotehniliste katalüsaatorite abil, mis eemaldavad õhust süsinikdioksiidi ja muudavad selle kemikaalideks, mida saab kasutada tööstuses. Sellega töötab Temple ülikooli Christian Schaffmeister.
Teoreetiliselt saab peaaegu kõiki ette kujutatavaid keskkonnaprobleeme lahendada arenenud nanotehnoloogia abil. Just see keskkonna taastamise unistus tõukas mind sellesse valdkonda aastakümneid tagasi ja on hea näha, et see hakkab lõpuks teoks saama.
Mis võib meid järgmise 10 aasta jooksul peatada?
Mõlemad väljavaated on kindlasti teel. Ainus küsimus on, millal. Peame investeerima rohkem ressursse teadus- ja arendustegevusse. On andeid, on ideid, küsimus on rahastamises.
Mis on teie lemmik tuleviku „nutikas objekt”?
Pöördun tavaliselt mõtteeksperimendi poole. Kujutage ette tooli, mis koosneb molekulaarsetest masinasüsteemidest. Neid masinaid saab ümber kujundada mõne muu kujuga, näiteks lauaks. Kui kaua võtab neil aega ühe vormi vahetamine? Seda katset saate hõlpsalt ette kujutada, kuna te ise koosneb molekulaarsetest masinatest.
Kujutage end kükitamas toolile ja kukkumas siis neljakesi maha ja muutumas "lauaks". Kogu operatsioon võtab vähem kui sekundi. See on maksimaalne aeg, mis kulub täiustatud nanomaterjalist laua saamiseks. See võib olla kiirem, kui seate sellise eesmärgi.
Kuid minu unistus on "rakuparandusmasin", mis suudab liikuda kehas ja parandada DNA, valke ja muid molekule. Sellise auto ehitamine ei saa olema lihtne. See võtab palju eemaldatavaid tööriistu, mida saab vastavalt vajadusele laadida ja maha laadida. Kuid ta oskas analüüsida ja seejärel lahendada peaaegu kõiki meie keha füüsilisi probleeme, sealhulgas vananemist.
ILYA KHEL
