Kaip išnaudoti nanotechnologijų galimybes ir išvengti galimų neigiamų jų padarinių? Tai buvo klausimas, kurį Christine Peterson uždavė, kai prieš trisdešimt metų įkūrė „Foresight Institute“- ne pelno siekiančią nanotechnologijų ekspertų grupę. Ir dabar, pasak jos, šis klausimas ir toliau vadovaujasi ja. Per pastaruosius dešimt metų nanotechnologijos padarė didelę pažangą ir rado tam tikrą praktinį pritaikymą. Kai kurie žmonės kuria nanomedžiagų planus medicininiams implantams, kurie galėtų skatinti kaulų ląstelių augimą ir teigiamą genų ekspresiją. Kiti stengiasi sukurti valdomas nanodaleles, kurios galėtų aptikti ir netgi sunaikinti vėžio ląsteles.
Nanomotorių, keliaujančių per jūsų kūną ir remontuojančių jį ląstelių lygiu, idėja priartėjo prie realybės, nes buvo sukurti nanomotoriai ir nanodalelės. Tačiau prieš mums kreipiantis į juos, Petersonas mano, kad nanotechnologijoms yra ir kitų įdomių padarinių. Pavyzdžiui, savaime išsivalantys paviršiai ir nanotechnologiniai katalizatoriai, kurie sulaikys šiltnamio efektą sukeliančias dujas ir pavers anglies dioksidą medžiagomis, kurių reikia gamykloms.
- „Salik.biz“
Praėjusio mėnesio pabaigoje Petersonas kalbėjo pasauliniame viršūnių susitikime San Franciske. Šiame interviu sužinosite, kaip, jos nuomone, nanotechnologijos padės mums išspręsti vandens, vėžio gydymo problemą ir nuves mus į šviesesnę ateitį.
Nanotechnologijos šiandien: neaiškus taškas eksponentinėje kreivėje?
Aš suskirstau nanotechnologijas į tris etapus: medžiagas, prietaisus, sistemas. Kiekvienas iš jų seka savo kreivę. Šiuo metu mes matome daugiausia nanodalelių produktus, tačiau jie neturi tikslumo molekuliniu mastu - jie nėra atomiškai tikslūs. Tobulėjant šiam parametrui, mes matysime, kaip tiksliai atsiranda medžiagų, ypač filtruojant ir katalizuojant.
Kai tik tokie produktai pateks į rinką, pamatysime, kad jie sprogs kaip raketa. Švaraus vandens poreikis yra didžiulis. Šiltnamio efektą sukeliančių dujų tvarkymo poreikis yra didžiulis. Kas pirmiausia siekia šių tikslų, rezultatas bus teigiamas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Trumpai paaiškinkite gatvėje esančiam nepažįstamam asmeniui nanotechnologijas
Gamta manipuliuoja atskiromis molekulėmis, kad sukurtų sudėtingiausius pasaulio dalykus - augalus, gyvūnus ir mūsų pačių kūnus. Nanotechnologijų iššūkis yra naudoti molekulines mašinų sistemas, kad būtų sukurta viskas, ko mes norime, tokiu pat tikslumu ir tai padaryti taip švariai, kaip gamta.
2013 m. Jūs numatėte, kad nanotechnologijų pažanga per ateinančius dešimt metų medicinoje turės didelę įtaką vėžio nustatymui, vaizdavimui ir gydymui. Kuri nanotechnologijų pažanga per pastaruosius porą metų buvo svarbiausia medicinoje?
Norint panaudoti nanotechnologijas kovai su vėžiu, prireikė daugybės pastangų - šimtus milijonų dolerių, ir šios pastangos atsiperka.
Daugybė skirtingų grupių, pavyzdžiui, Stanfordo onkonanotechnologijų tobulinimo centras, eksperimentuoja su nanodalelėmis, norėdamos iš jų gauti naudingą elgesį, pavyzdžiui, perduoda spalvotą signalą, kai randama vėžio ląstelė, arba prisijungia prie vėžio ląstelės, kol ji nėra tiriama. Jie taip pat gali būti užprogramuoti taip, kad atpalaiduotų specialią signalinę molekulę, kai aptinkama vėžio ląstelė.
Laboratorijoje galima sukurti dar daugiau neįprastų reakcijų. Pvz., Nanodalelė gali sugerti šviesą ir sukurti mažos galios akustinę vibraciją, kai aptinkamas navikas, arba ji gali skleisti šilumą, kad sunaikintų ląstelę.
Kurie klinikiniai tyrimai jus labiausiai skatina?
Vienas iš mano mėgstamiausių yra „MagArray“. Jis pritvirtina nanomagnetus prie vėžio ląstelių ir identifikuoja juos su mikroschemos pavyzdžiu. Tai užtrunka mažiau nei valandą ir reikalauja minimalaus techninio pasirengimo. Be vėžio, šis metodas gali būti naudojamas citokinų stebėjimui, kuris yra naudingas dirbant su Alzheimerio ir autoimuninėmis ligomis.
Žinoma, jei mes galime kovoti su vėžiu - ir mes tikrai galime - Alzheimerio liga taps dar didesne problema nei dabar. Vien kovos su vėžiu neužteks. Turime toliau dirbti ir kovoti su visomis lėtinėmis ligomis.
Ar yra naujų „intelektualių medžiagų“, kurios yra išbandomos nanotechnikos prietaisuose ir kurios netrukus galėtų pakeisti šiuolaikines technologijas? Jei taip, tai kurie?
Pvz.: Man patinka savaiminio valymo medžiagų idėja. Kembridžo universitetas siekia sukurti paviršius, į kuriuos būtų įterptos fotokatalitinės titano dioksido nanodalelės. Jie naudoja ultravioletinę šviesą paversdami paviršiaus nešvarumus anglies dioksidu ir vandeniu. Lašas aliejaus, kurio dydis yra pirštų atspaudas, pašalinamas per pusantros valandos.
Vieną dieną turėsime metalinius implantus, kurie netinka daugeliui tikslų. Monrealio universitetas ir partneriai rado būdą, kaip tokių implantų paviršiuje sukurti nanoskalės modelius, ir jie gali padidinti kaulų ląstelių augimą, sumažinti nepageidaujamų ląstelių augimą, skatinti kamieninių ląstelių vystymąsi ir teigiamai pakeisti genų raišką. Nuostabi. Daugelis šių naudojimo būdų tiesiogine prasme išnyko iš mokslinės fantastikos puslapių.
Australijoje RMIT ir Adelaidės universitetas dirba su medžiagomis, kurios naudoja nanomalio kristalus - dielektrinius rezonatorius - tam tikro bangos ilgio šviesai perduoti ar blokuoti. Tai gali paskatinti sukurti kontaktinius lęšius, kurie keičia tai, ką mes matome, arba net sukurti ekraną su galvute aukštyn, kuriame būtų rodoma papildoma informacija mūsų regėjimo lauke. Pagaliau atsimenu žmonių vardus, su kuriais esu susitikęs anksčiau.
Kai įkūrėte Įžvalgos institutą, kokie buvo jūsų įkvėpimai? Koks klausimas tuo metu jaudino?
Tuomet nerimavau dėl klausimo: kaip iš nanotechnologijų galimybių išgauti didžiulę naudą ir išvengti galimų neigiamų padarinių, kaip ir kolosalų?
Mes norėtume paspartinti pažangių medicinos ir kitų teigiamų programų plėtrą ir neleisti kariuomenei vystytis tokiu pat greičiu. Suprasti nanotechnologijų galią gerinant gyvenimo kokybę, ypač mediciną, nuėjo ilgą kelią, tačiau dėl įvairių apribojimų medicininis vartojimas nuolat atidėtas. Karinėje srityje yra atvirkščiai: kariuomenė gauna ankstyvą prieigą prie naujų technologijų, o karinės priemonės yra finansuojamos dešimt kartų geriau.
Suderink šias tendencijas ir paaiškės, kodėl sulėtinant kariuomenės vystymąsi sunku pagreitinti šios technologijos medicinos taikymo plėtrą. Tai sunki užduotis.
Tai buvo 2025 metai. Kaip nanotechnologijos pagerino aplinką?
Iki šio laiko, o galbūt net ir anksčiau, įvyks du esminiai lūžiai. Pirma, vandens problemą galime išspręsti naudodamiesi tikslia molekuliniu filtravimu. Šią technologiją jau kuria privati įmonė „AquaVia“, remiama Nacionalinio mokslo fondo.
Antra, mes galime išvalyti taršos orą, įskaitant šiltnamio efektą sukeliančias dujas, naudodami nanotechninius katalizatorius, kurie pašalina anglies dioksidą iš oro ir paverčia jį chemikalais, kurie gali būti naudojami pramonėje. Būtent tai dirba Templio universiteto Christianas Schaffmeisteris.
Beveik bet kokią įsivaizduojamą aplinkos problemą teoriškai galima išspręsti naudojant pažangias nanotechnologijas. Būtent ši aplinkos atkūrimo svajonė mane pastūmėjo į šį lauką prieš kelis dešimtmečius, ir gerai matyti, kad ji pagaliau pradeda išsipildyti.
Kas mus gali sustabdyti per ateinančius 10 metų?
Abi šios perspektyvos tikrai yra pakeliui. Klausimas tik kada. Turime investuoti daugiau išteklių į mokslinius tyrimus ir plėtrą. Yra talentų, yra idėjų, problema yra finansavimas.
Koks yra jūsų mėgstamiausias „išmanusis objektas“ateityje?
Paprastai kreipiuosi į minčių eksperimentą. Įsivaizduokite kėdę, sudarytą iš molekulinių mašinų sistemų. Šios mašinos gali būti pertvarkytos į kitą formą, pavyzdžiui, stalą. Kiek laiko jiems prireiks pakeisti formą iš vienos į kitą? Galite lengvai įsivaizduoti šį eksperimentą, nes jūs pats esate sudarytas iš molekulinių mašinų.
Įsivaizduokite, kaip jūs pritūpėte, kad suformuotumėte kėdę, o paskui numetate ant keturių keturiukų ir tapsite „stalu“. Visa operacija trunka mažiau nei sekundę. Tai maksimalus laikas, per kurį pažengusi nanomedžiagų kėdė gali tapti stalu. Tai gali būti greičiau, jei išsikelsite tokį tikslą.
Bet mano svajonė yra „ląstelių taisymo aparatas“, galintis judėti po kūną ir taisyti DNR, baltymus ir kitas molekules. Pastatyti tokį automobilį nebus lengva. Tai užtruks daug nuimamų įrankių, kuriuos galima pakrauti ir iškrauti pagal poreikį. Bet ji galėjo išanalizuoti ir tada išspręsti beveik bet kokias fizines problemas mūsų kūne, įskaitant senėjimą.
ILYA KHEL