Kako iskoristiti potencijal nanotehnologije i izbjeći njihove potencijalne negativne posljedice? To je pitanje koje je Christine Peterson postavila prilikom osnivanja Foresight instituta, neprofitnog istraživačkog centra za nanotehnologiju prije trideset godina. A sada, kaže, ovo pitanje i dalje je vodi prema njoj. Tijekom proteklih deset godina nanotehnologija je postigla značajan napredak i pronašla je praktičnu primjenu. Neki razvijaju nanocrveni dizajn za medicinske implantate koji bi mogli potaknuti rast koštanih stanica i pozitivnu ekspresiju gena. Drugi rade na stvaranju upravljanih nanočestica koje bi mogle otkriti, pa čak i uništiti stanice raka.
Ideja o nanomašinima koji putuju vašim tijelom i popravljaju ga na staničnoj razini približila se stvarnosti zahvaljujući razvoju nanomotora i nano-raketa. No, prije nego što dođemo do njih, Peterson vjeruje da postoje i druge zanimljive implikacije nanotehnologije. Na primjer, površine za samočišćenje i nanotehnički katalizatori koji će zarobiti stakleničke plinove i pretvoriti ugljični dioksid u tvari koje tvornice trebaju.
Krajem prošlog mjeseca, Peterson je govorio na Globalnom samitu u San Franciscu. U ovom intervjuu otkrit ćete kako će, prema njenom mišljenju, nanotehnologija pomoći da riješimo problem vode, liječenja raka i odvesti nas u svjetliju budućnost.
Nanotehnologija danas: nejasna točka eksponencijalne krivulje?
Nanotehnologiju dijelim na tri stupnja: materijali, uređaji, sustavi. Svaki od njih slijedi svoju krivulju. U ovom trenutku uglavnom vidimo proizvode od nanočestica, ali oni nemaju molekularnu točnost - nisu atomsko točni. Kako se ovaj parametar poboljšava, vidjet ćemo stvaranje materijala s takvom preciznošću, posebno u filtraciji i katalizi.
Jednom kada takvi proizvodi dođu na tržište, vidjet ćemo kako eksplodiraju poput raketa. Potražnja za čistom vodom je ogromna. Potražnja za upravljanjem stakleničkim plinovima je ogromna. Tko prvi dođe do tih ciljeva, rezultat će biti pozitivan.
Promotivni video:
Objasnite nanotehnologiji neznancu na ulici ukratko
Priroda manipulira pojedinačnim molekulama kako bi stvorila najsloženije stvari na svijetu - biljke, životinje i naša vlastita tijela. Izazov za nanotehnologiju je korištenje molekularnih strojnih sustava da bismo stvorili što god želimo s istom razinom preciznosti i to učinili čisto kao i priroda.
U 2013. godini ste predvidjeli da će napredak u nanotehnologiji u sljedećih deset godina imati značajan utjecaj na otkrivanje, snimanje i liječenje raka. Koji je napredak u nanotehnologiji najvažniji za medicinu u posljednjih nekoliko godina?
Bilo je potrebno ogroman napor - stotine milijuna dolara - da bi se koristila nanotehnologija za borbu protiv raka, a trud se isplati.
Mnoge različite skupine, poput Stanfordskog centra za napredak onkonanotehnologije, eksperimentiraju s nanočesticama kako bi pokušale od njih dobiti korisna ponašanja, poput prijenosa signala u boji kad je stanica raka pronađena ili se pričvrsti na stanicu raka dok se ne prouči. Mogu se programirati i da oslobode posebnu signalnu molekulu kada se otkrije stanica raka.
Mnogo više neobičnih reakcija može se stvoriti u laboratoriju. Na primjer, nanočestica može apsorbirati svjetlost i stvoriti akustičnu vibraciju male snage kada se otkrije tumor ili može osloboditi toplinu da uništi stanicu.
Koja klinička ispitivanja su za vas najviše ohrabrujuća?
Jedan od mojih favorita je MagArray. Pričvršćuje nanomagnete na stanice raka, a zatim ih identificira s uzorkom na čipu. To traje manje od sat vremena i zahtijeva minimalnu tehničku obuku. Uz rak, ova metoda može se koristiti za praćenje citokina, što je korisno u radu s Alzheimerovom i autoimunom bolešću.
Naravno, ako se možemo boriti protiv raka - i sigurno to možemo - Alzheimer će postati još veći problem nego što je to sada slučaj. Samo borba protiv raka neće biti dovoljna. Moramo nastaviti raditi i baviti se svim kroničnim bolestima.
Postoje li novi "pametni materijali" koji se testiraju u nanotehničkim uređajima i koji bi uskoro mogli zamijeniti moderne tehnologije? Ako da, koji?
Na primjer: sviđa mi se ideja materijala za samočišćenje. Sveučilište u Cambridgeu radi na stvaranju površina u koje su ugrađeni fotokatalitički nanočestice titanovog dioksida. Koriste ultraljubičasto svjetlo za pretvaranje površinske nečistoće u ugljični dioksid i vodu. Kap ulja veličine otisaka prstiju na takvoj površini uklanja se za sat i pol.
Jednog dana imat ćemo metalne implantate koji nisu prikladni za mnoge svrhe. Sveučilište u Montrealu i njegovi partneri pronašli su način stvaranja nanocrvenih uzoraka na površini takvih implantata, a oni mogu povećati rast koštanih stanica, smanjiti rast neželjenih stanica, potaknuti razvoj matičnih stanica i promijeniti ekspresiju gena na pozitivan način. Nevjerojatna. Mnoge od tih namjena doslovno su nestale sa stranica znanstvene fantastike.
U Australiji, RMIT i Sveučilište u Adelaidiu rade na materijalima koji koriste kristale nanosilmera - dielektrične rezonatore - za prijenos ili blokiranje svjetlosti određene valne duljine. To može dovesti do stvaranja kontaktnih leća koje mijenjaju ono što vidimo, ili čak do stvaranja head-up zaslona koji prikazuje dodatne informacije u našem vidnom polju. Konačno se mogu sjetiti imena ljudi koje sam prije upoznao.
Kad ste osnovali Institut za predviđanje, koja su vam bila nadahnuća? Koje vas je pitanje tada brinulo?
Tada me zabrinulo pitanje: kako izvući kolosalne koristi iz mogućnosti nanotehnologije i izbjeći moguće negativne posljedice, jednako kolosalno?
Željeli bismo ubrzati razvoj naprednih medicinskih i drugih pozitivnih aplikacija i spriječiti da se vojska razvija istom brzinom. Razumijevanje snage nanotehnologije u poboljšanju kvalitete života, a posebno medicine, prešlo je dug put, ali zbog različitih ograničenja medicinska se upotreba stalno odgađa. U vojnoj sferi vrijedi suprotno: vojska dobiva rani pristup novim tehnologijama i vojne se aplikacije financiraju deset puta bolje.
Kombinirajte ove trendove i postaje jasno zašto je teško ubrzati razvoj medicinske primjene ove tehnologije i istodobno usporiti razvoj vojske. To je težak zadatak.
Bila je 2025., kako je nanotehnologija poboljšala okoliš?
Do ovog trenutka, a možda i ranije, mogu se dogoditi dva velika pomaka. Prvo, problem vode možemo riješiti pomoću filtriranja s molekularnom preciznošću. Ovu tehnologiju već razvija privatna tvrtka AquaVia uz potporu Nacionalne zaklade za znanost.
Drugo, možemo očistiti zrak od zagađenja, uključujući stakleničke staklenike, uz pomoć nanotehnoloških katalizatora koji uklanjaju ugljični dioksid iz zraka i pretvaraju ga u kemikalije koje se mogu koristiti u industriji. Na tome radi Christian Schaffmeister sa Sveučilišta Temple.
Gotovo svaki ekološki problem koji se može zamisliti može se teoretski riješiti upotrebom napredne nanotehnologije. Upravo me taj san o obnovi okoliša gurnuo u ovo polje prije desetljeća i dobro je vidjeti da se konačno počinje ostvarivati.
Što nas može zaustaviti u sljedećih 10 godina?
Obje ove izglede su definitivno na putu. Pitanje je samo kada. Moramo uložiti više resursa u istraživanje i razvoj. Postoje talenti, postoje ideje, problem je u financiranju.
Koji je vaš omiljeni "pametni objekt" budućnosti?
Obično se okrećem misaonom eksperimentu. Zamislite stolicu sastavljenu od molekularnih strojnih sustava. Ovi se strojevi mogu preurediti u drugi oblik, poput stola. Koliko će im trebati promjena oblika s jednog na drugi? Možete lako zamisliti ovaj eksperiment, jer ste sami sastavljeni od molekularnih strojeva.
Zamislite sebe kako čučite dolje da formirate stolicu, a zatim se spustite na sve četiri i postanete "stol". Cijela operacija traje manje od sekunde. Ovo je maksimalno vrijeme koje je potrebno da napredna stolica za nanomaterijal postane stol. Može biti brže ako si postaviš takav cilj.
Ali moj san je "stroj za popravak stanica" koji se može kretati po tijelu i popravljati DNK, proteine i druge molekule. Izgraditi takav automobil neće biti lako. Trebat će puno uklonjivih alata koji se po potrebi mogu utovariti i istovariti. Ali mogla je analizirati i tada riješiti gotovo svaki fizički problem u našem tijelu, uključujući starenje.
ILYA KHEL