Cum să valorificăm potențialul nanotehnologiei și să evităm consecințele negative potențiale ale acestora? Aceasta a fost întrebarea pe care Christine Peterson și-a pus-o atunci când a fondat Institutul Foresight, un think tank de nanotehnologie nonprofit acum treizeci de ani. Și acum, spune ea, această întrebare continuă să o ghideze. În ultimii zece ani, nanotehnologia a înregistrat progrese semnificative și a găsit unele aplicații practice. Unii dezvoltă proiecte la scară nano pentru implanturi medicale care ar putea stimula creșterea celulelor osoase și expresia genică pozitivă. Alții lucrează la crearea nanoparticulelor manevrabile care ar putea detecta și chiar distruge celulele canceroase.
Ideea nanomacinelor care călătoresc prin corpul tău și îl repară la nivel celular s-a apropiat de realitate datorită dezvoltării nanomotorilor și nano-rachetelor. Dar înainte să ajungem la ele, Peterson crede că există și alte implicații interesante pentru nanotehnologie. De exemplu, supra-curățarea suprafețelor și catalizatorii nanotech, care vor capta gazele cu efect de seră și vor transforma dioxidul de carbon în substanțele de care au nevoie fabricile.
La sfârșitul lunii trecute, Peterson a vorbit la Summit-ul global de la San Francisco. În acest interviu, veți afla cum, în opinia ei, nanotehnologia ne va ajuta să rezolvăm problema apei, tratamentul cancerului și ne va conduce către un viitor mai luminos.
Nanotehnologia astăzi: un punct vag pe curba exponențială?
Împărțesc nanotehnologia în trei etape: materiale, dispozitive, sisteme. Fiecare dintre ei urmează propria sa curbă. În acest moment, vedem mai ales produse din nanoparticule, dar nu au precizie la scară moleculară - nu sunt atomice exacte. Pe măsură ce acest parametru se îmbunătățește, vom vedea apariția materialelor cu o asemenea precizie, în special în filtrare și cataliză.
Odată ce astfel de produse vor intra pe piață, le vom vedea explodând ca o rachetă. Cererea de apă curată este enormă. Cererea de gestionare a gazelor cu efect de seră este uriașă. Cine vine la aceste obiective în primul rând, rezultatul va fi pozitiv.
Video promotional:
Explicați nanotehnologia unui străin pe stradă, pe scurt
Natura manipulează moleculele individuale pentru a crea cele mai complexe lucruri din lume - plante, animale și propriile noastre corpuri. Provocarea pentru nanotehnologie este de a folosi sisteme de mașini moleculare pentru a crea orice ne dorim cu același nivel de precizie și de a o face la fel de curat ca natura.
În 2013, ați prezis că progresele în nanotehnologie în următorii zece ani în medicină vor avea un impact semnificativ asupra detectării, imagisticii și tratamentului cancerului. Ce progrese în nanotehnologie au fost cele mai importante pentru medicină în ultimii doi ani?
A fost nevoie de un efort uriaș - sute de milioane de dolari - pentru a utiliza nanotehnologia pentru a lupta împotriva cancerului, iar acest lucru este plătitor.
Multe grupuri diferite, cum ar fi Stanford Center for the Advancement of Onkonanotechnology, experimentează cu nanoparticule pentru a încerca să obțină comportamente utile de la ele, cum ar fi transmiterea unui semnal de culoare atunci când o celulă canceroasă este găsită sau atașarea la o celulă canceroasă până când este studiată. Ele pot fi, de asemenea, programate pentru a elibera o moleculă de semnalizare specială atunci când este detectată o celulă canceroasă.
Mai multe reacții neobișnuite pot fi create în laborator. De exemplu, o nanoparticula poate absorbi lumina și poate crea o vibrație acustică cu putere redusă atunci când este detectată o tumoare sau poate elibera căldură pentru a distruge o celulă.
Ce studii clinice sunt cele mai încurajatoare pentru dumneavoastră?
Unul dintre preferatele mele este MagArray. Se atașează nanomagnetele la celulele canceroase și apoi le identifică cu un eșantion de pe un cip. Durează mai puțin de o oră și necesită o pregătire tehnică minimă. În plus față de cancer, această metodă poate fi folosită pentru a monitoriza citokinele, care este utilă atunci când lucrați cu Alzheimer și boli autoimune.
Desigur, dacă putem lupta împotriva cancerului - și cu siguranță putem - Alzheimer va deveni o problemă și mai mare decât este acum. Doar lupta împotriva cancerului nu va fi suficientă. Trebuie să lucrăm și să facem față tuturor bolilor cronice.
Există noi „materiale inteligente” care sunt testate în dispozitivele nanotehnice și care ar putea înlocui curând tehnologiile moderne? Dacă da, care dintre ele?
De exemplu: îmi place ideea materialelor de auto-curățare. Universitatea din Cambridge lucrează la crearea de suprafețe în care sunt încorporate nanoparticule de dioxid de titan fotocatalitice. Folosesc lumina ultravioletă pentru a transforma murdăria suprafeței în dioxid de carbon și apă. O picătură de ulei de dimensiunea unei amprente este eliminată într-o oră și jumătate.
Într-o zi vom avea implanturi metalice care nu sunt potrivite pentru mai multe scopuri. Universitatea din Montreal și partenerii au găsit o modalitate de a crea tipare la nano-scală pe suprafața unor astfel de implanturi și pot crește creșterea celulelor osoase, pot reduce creșterea celulelor nedorite, stimulează dezvoltarea celulelor stem și pot schimba expresia genelor într-un mod pozitiv. Uimitor. Multe dintre aceste utilizări au dispărut literalmente din paginile științei ficțiunii.
În Australia, RMIT și Universitatea din Adelaide lucrează la materiale care folosesc cristale nano-scale - rezonanți dielectrici - pentru a transmite sau bloca lumina unei anumite lungimi de undă. Acest lucru poate duce la crearea de lentile de contact care schimbă ceea ce vedem sau chiar crearea unui head-up display care arată informații suplimentare în câmpul nostru vizual. În sfârșit, îmi amintesc numele persoanelor pe care le-am întâlnit înainte.
Când ați cofondat Institutul de Previzualizare, care au fost inspirațiile voastre? Ce întrebare te-a îngrijorat atunci?
Atunci am fost îngrijorat de întrebarea: cum să extragem beneficiile colosale din posibilitățile nanotehnologiei și să evităm posibile consecințe negative, la fel de colosale?
Am dori să accelerăm dezvoltarea aplicațiilor medicale avansate și a altor aplicații pozitive și să împiedicăm dezvoltarea armatei în același ritm. Înțelegerea puterii nanotehnologiei în îmbunătățirea calității vieții și în special a medicamentului a parcurs un drum lung, dar, din cauza restricțiilor diverse, utilizarea medicală este întârziată în mod constant. În domeniul militar, contrariul este adevărat: armata primește acces timpuriu la noile tehnologii, iar aplicațiile militare sunt finanțate de zece ori mai bine.
Combinați aceste tendințe și devine clar de ce este dificil să accelerați dezvoltarea aplicațiilor medicale ale acestei tehnologii și, în același timp, să încetiniți dezvoltarea armatei. Aceasta este o sarcină dificilă.
Era anul 2025, cum a îmbunătățit nanotehnologia mediului?
Până în acest moment, și poate chiar mai devreme, pot exista două descoperiri majore. În primul rând, putem rezolva problema apei folosind filtrarea cu precizie moleculară. Această tehnologie este deja dezvoltată de compania privată AquaVia cu sprijinul Fundației Naționale a Științei.
În al doilea rând, putem purifica aerul de poluare, inclusiv gaze cu efect de seră, cu ajutorul catalizatorilor nanotehnici care elimină dioxidul de carbon din aer și îl transformă în substanțe chimice care pot fi utilizate în industrie. La asta lucrează Christian Schaffmeister de la Universitatea Temple.
Aproape orice problemă de mediu care poate fi imaginată poate fi rezolvată teoretic folosind nanotehnologie avansată. Acest vis de restaurare a mediului a fost cel care m-a împins în acest domeniu în urmă cu zeci de ani și este bine să vedem că în sfârșit începe să devină realitate.
Ce ne poate opri în următorii 10 ani?
Ambele perspective sunt cu siguranță pe drum. Singura întrebare este când. Trebuie să investim mai multe resurse în cercetare și dezvoltare. Există talente, există idei, problema este finanțarea.
Care este „obiectul inteligent” preferat al viitorului?
Mă întorc de obicei la experimentarea gândirii. Imaginează-ți un scaun format din sisteme de mașini moleculare. Aceste mașini pot fi reorganizate într-o altă formă, cum ar fi o masă. Cât va dura pentru a-și schimba forma de la unul la altul? Vă puteți imagina cu ușurință acest experiment, deoarece voi înșivă sunteți compuse din mașini moleculare.
Imaginează-ți că te ghemuiești în jos pentru a forma un scaun și apoi aruncându-te pe toate paturile și devenind o „masă”. Întreaga operație durează mai puțin de o secundă. Acesta este timpul maxim necesar pentru ca un scaun nanomaterial avansat să devină o masă. Poate fi mai rapid dacă stabiliți un astfel de obiectiv.
Dar visul meu este o „mașină de reparare a celulelor” care se poate mișca în jurul corpului și poate repara ADN, proteine și alte molecule. Construirea unei astfel de mașini nu va fi ușoară. Va fi nevoie de o mulțime de instrumente amovibile care pot fi încărcate și descărcate după cum este necesar. Dar ea a putut analiza și apoi rezolva aproape orice problemă fizică din corpul nostru, inclusiv îmbătrânirea.
ILYA KHEL
