Hogyan lehetne kihasználni a nanotechnológia lehetőségeit és elkerülni azok lehetséges negatív következményeit? Ezt a kérdést tette fel Christine Peterson, amikor harminc évvel ezelőtt megalapította a Foresight Institute-t, egy nonprofit nanotechnológiai gondozót. És most, mondja, ez a kérdés továbbra is irányítja őt. Az elmúlt tíz évben a nanotechnológia jelentős előrelépést tett, és gyakorlati alkalmazást talált. Egyesek nanoméretű mintákat dolgoznak ki az orvosi implantátumok számára, amelyek stimulálhatják a csontsejtek növekedését és a pozitív génexpressziót. Mások azon kezelhető nanorészecskék létrehozásán dolgoznak, amelyek felismerhetik és akár megsemmisíthetik a rákos sejteket.
A testén áthaladó és a sejtekben javító nanomotorok elképzelése közelebb került a valósághoz, a nanomotorok és a nanorakéták fejlesztésének köszönhetően. De mielőtt hozzájuk kerülnénk, Peterson úgy véli, hogy más érdekes következményekkel is jár a nanotechnológia. Például öntisztító felületek és nanotechnikai katalizátorok, amelyek csapdába ejtik az üvegházhatású gázokat, és átalakítják a szén-dioxidot olyan anyagokká, amelyekre a gyáraknak szükségük van.
A múlt hónap végén Peterson beszédet beszélt a San Francisco-i globális csúcstalálkozón. Ebben az interjúban megtudhatja, hogy véleménye szerint a nanotechnológia hogyan segíthet a víz, a rákkezelés problémájának megoldásában, és fényesebb jövőbe vezethet bennünket.
Nanotechnológia ma: homályos pont az exponenciális görbén?
A nanotechnológiát három szakaszra osztom: anyagok, eszközök, rendszerek. Mindegyik a saját görbéjét követi. Ezen a ponton elsősorban nanorészecskés termékeket látunk, de ezeknek nincs molekuláris skálán pontosságuk - atomi szempontból nem pontosak. Ahogy ez a paraméter javul, láthatjuk, hogy olyan pontosan alakulnak ki anyagok, különösen a szűrés és a katalízis során.
Amint az ilyen termékek elérik a piacot, látni fogjuk, hogy felrobbannak, mint egy rakéta. A tiszta víz iránti kereslet óriási. Az üvegházhatású gázok kezelésének óriási igénye van. Aki előbb célozza ezeket a célokat, az eredmény pozitív lesz.
Promóciós videó:
Magyarázza el röviden a nanotechnológiát egy idegennek az utcán
A természet az egyes molekulákat manipulálja, hogy létrehozzák a világ legösszetettebb dolgait - növényeket, állatokat és saját testünket. A nanotechnológia kihívása az, hogy molekuláris géprendszereket használunk, hogy bármit készítsünk, ugyanolyan pontossággal, és ugyanolyan tisztán, mint a természet.
2013-ban azt jósolta, hogy a nanotechnológia fejlődése az orvostudományban az elkövetkező tíz évben jelentős hatással lesz a rák felderítésére, képalkotására és kezelésére. Milyen előrelépések voltak a nanotechnológia területén az orvostudományban az elmúlt néhány évben?
Hatalmas erőfeszítésekre van szükség - több száz millió dollár -, hogy a nanotechnológiát felhasználják a rák elleni küzdelemre, és az erőfeszítés megtérül.
Számos különféle csoport, például a Stanford Onconanotechnológiai Fejlesztési Központ, kísérletezik a nanorészecskékkel annak érdekében, hogy hasznos viselkedést szerezzen tőlük, például átadja a színes jelet, ha rákos sejtet találnak, vagy hozzákapcsolódnak egy rákos sejthez, amíg azt nem vizsgálják. Beprogramozhatók egy speciális jelző molekula felszabadítására, amikor rákos sejtet észlelnek.
Sokkal szokatlan reakciókat válthat ki a laboratóriumban. Például egy nanorészecske elnyeli a fényt és kis teljesítményű akusztikus rezgést hozhat létre, ha daganatot észlelnek, vagy hőt bocsáthat ki, hogy elpusztítsa a sejtet.
Mely klinikai vizsgálatok bátorítják az Ön számára?
Az egyik kedvencem a MagArray. Csatolja a nanomágneseket a rákos sejtekhez, majd azonosítja azokat egy mintával egy chipen. Kevesebb, mint egy óra, és minimális műszaki képzést igényel. A rák mellett ez a módszer felhasználható a citokinek megfigyelésére is, ami hasznos Alzheimer-kórt és autoimmun betegségeket kezelve.
Természetesen, ha meg tudjuk küzdeni a rákkal - és ezt természetesen meg is tudjuk -, az Alzheimer-kór még nagyobb problémává válik, mint jelenleg. Csak a rák elleni küzdelem nem lesz elég. Folytatnunk kell a munkát és kezelnünk kell minden krónikus betegséget.
Vannak-e olyan új „intelligens anyagok”, amelyeket nanotechnikai eszközökben tesztelnek és amelyek hamarosan felválthatják a modern technológiákat? Ha igen, melyiket?
Például: tetszik az öntisztító anyagok ötlete. A Cambridge-i Egyetem azon felületek létrehozásán dolgozik, amelyekbe fotokatalitikus titán-dioxid nanorészecskék vannak beágyazva. Ultraibolya fényt használnak a felületi szennyeződés átalakítására szén-dioxiddá és vízré. Egy ilyen csepp olaj cseppnyi ujjlenyomatot másfél órán belül eltávolítanak.
Egy nap olyan fém implantátumok lesznek, amelyek nem alkalmasak többféle célra. A Montreali Egyetem és a partnerek megtaláltak egy módszert nanoméretű minták létrehozására az ilyen implantátumok felületén, és ezek elősegíthetik a csontsejtek növekedését, csökkenthetik a nem kívánt sejtek növekedését, serkenthetik az őssejtek fejlődését és pozitív módon megváltoztathatják a génexpressziót. Elképesztő. E felhasználások közül sok szó szerint eltűnt a tudományos fantastika oldalairól.
Ausztráliában az RMIT és az Adelaide Egyetem olyan anyagokon dolgozik, amelyek nanoméretű kristályokat - dielektromos rezonátorokat - használnak egy adott hullámhosszú fény átvitelére vagy blokkolására. Ez kontaktlencsék létrehozásához vezethet, amelyek megváltoztatják az általunk látott képet, vagy akár fejléc-kijelzőt is létrehozhat, amely további információkat mutat a látómezőnkben. Végül emlékszem az emberek nevére, akikkel már találkoztam.
Mikor ösztönözte a Foresight Institute társalapítását? Milyen kérdés aggódott akkoriban?
Aztán aggódtam a kérdés miatt: hogyan lehet a nanotechnológia lehetőségeiből kihozni a hatalmas előnyöket, és elkerülni a lehetséges negatív következményeket, akár csak kolosszusként?
Szeretnénk felgyorsítani a fejlett orvosi és egyéb pozitív alkalmazások fejlesztését, és megakadályozni a katonaság fejlődését azonos ütemben. A nanotechnológia hatalmas megértése az életminőség és különösen az orvostudomány javításában hosszú utat tett meg, ám a különféle korlátozások miatt az orvosi felhasználás folyamatosan késik. A katonai szférában az ellenkezője igaz: a katonaság korai hozzáférést kap az új technológiákhoz, és a katonai alkalmazásokat tízszer jobban finanszírozzák.
Összevonja ezeket a trendeket, és világossá válik, hogy miért nehéz felgyorsítani ennek a technológiának az orvostudományi alkalmazásának fejlesztését, és ezzel egyidejűleg lelassítani a katonaság fejlődését. Ez nehéz feladat.
2025 volt, hogyan javította a nanotechnológia a környezetet?
Ekkorra, és talán még korábban is, két nagy áttörés lehet. Először a vízproblémát molekuláris precíziós szűrés segítségével oldhatjuk meg. Ezt a technológiát az AquaVia magánvállalat már kifejleszti a Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatásával.
Másodszor, a szennyezés levegőjét, beleértve az üvegházhatást okozó gázokat, megtisztíthatjuk olyan nanotechnikai katalizátorok segítségével, amelyek eltávolítják a szén-dioxidot a levegőből, és kémiai vegyületekké alakítják azokat, amelyek felhasználhatók az iparban. Ezen dolgozik Christian Schaffmeister, a Temple University.
Szinte bármilyen elképzelhető környezeti probléma elméletileg megoldható a fejlett nanotechnológia segítségével. A környezeti helyreállítás álma ez az évtizeddel ezelőtt vezetett ebbe a mezőbe, és jó látni, hogy végre végre valóra vált.
Mi állhat meg bennünket a következő 10 évben?
Mindkét kilátás határozottan úton van. Az egyetlen kérdés az, hogy mikor. Több forrást kell befektetnünk a K + F-be. Vannak tehetségek, vannak ötletek, a kérdés a finanszírozás.
Mi a jövő kedvenc „intelligens tárgya”?
Általában gondolkodási kísérletre fordulok. Képzeljünk el egy székre, amely molekuláris géprendszerekből áll. Ezeket a gépeket át lehet alakítani egy másik alakra, például asztalra. Mennyi időbe telik számukra a forma váltása a másikra? Könnyen el tudja képzelni ezt a kísérletet, mivel te magad molekuláris gépekből állsz.
Képzelje el, hogy lepattogsz egy szék kialakítására, majd négyképp leesik és "asztal" lesz. A teljes művelet kevesebb, mint egy másodpercig tart. Ez a maximális idő szükséges ahhoz, hogy egy korszerű nanomateriális szék asztalra váljon. Gyorsabb lehet, ha ilyen célt tűz ki.
De álmom egy "sejtjavító gép", amely képes mozgatni a testet és javítani a DNS-t, fehérjéket és más molekulákat. Egy ilyen autó felépítése nem lesz könnyű. Sok cserélhető eszközre lesz szükség, amelyeket szükség szerint be lehet tölteni és lerakni. De elemezni tudta, majd megoldhatja a testünk szinte minden fizikai problémáját, ideértve az öregedést is.
ILYA KHEL