Hvordan utnytte potensialet i nanoteknologi og unngå deres potensielle negative konsekvenser? Det var spørsmålet Christine Peterson spurte da hun grunnla Foresight Institute, en ideell nanoteknologi tenketank for tretti år siden. Og nå, sier hun, fortsetter dette spørsmålet å veilede henne. I løpet av de siste ti årene har nanoteknologi gjort betydelige fremskritt og funnet praktisk anvendelse. Noen utvikler nanoskala-design for medisinske implantater som kan stimulere vekst av benceller og positivt genuttrykk. Andre jobber for å lage håndterbare nanopartikler som kan oppdage og til og med ødelegge kreftceller.
Ideen om nanomachiner som reiser gjennom kroppen din og reparerer den på cellenivå, har kommet nærmere virkeligheten takket være utviklingen av nanomotorer og nano-raketter. Men før vi kommer til dem, mener Peterson at det er andre interessante implikasjoner for nanoteknologi. For eksempel selvrensende overflater og nanotek-katalysatorer som vil fange klimagasser og omdanne karbondioksid til stoffene fabrikker trenger.
Sent i forrige måned snakket Peterson på Global Summit i San Francisco. I dette intervjuet vil du finne ut hvordan nanoteknologi etter hennes mening vil hjelpe oss med å løse problemet med vann, kreftbehandling og føre oss til en lysere fremtid.
Nanoteknologi i dag: Et vagt punkt på den eksponentielle kurven?
Jeg deler nanoteknologi i tre trinn: materialer, enheter, systemer. Hver av dem følger sin egen kurve. På dette tidspunktet ser vi stort sett nanopartikkelprodukter, men de har ikke nøyaktighet i en molekylær skala - de er ikke atomaktuelt. Når denne parameteren forbedres, vil vi se fremveksten av materialer med en slik presisjon, spesielt innen filtrering og katalyse.
Når slike produkter treffer markedet, vil vi se dem eksplodere som en rakett. Etterspørselen etter rent vann er enorm. Etterspørselen etter klimagassstyring er stor. Den som kommer til disse målene først, resultatet blir positivt.
Salgsfremmende video:
Forklar nanoteknologi til en fremmed på gaten i et nøtteskall
Naturen manipulerer individuelle molekyler for å skape verdens mest komplekse ting - planter, dyr og våre egne kropper. Utfordringen for nanoteknologi er å bruke molekylære maskinsystemer for å lage hva vi vil med samme presisjonsnivå, og å gjøre det like rent som naturen.
I 2013 spådde du at fremskritt innen nanoteknologi de neste ti årene innen medisin vil ha en betydelig innvirkning på kreftdeteksjon, avbildning og behandling. Hvilke fremskritt innen nanoteknologi har vært de viktigste for medisin de siste par årene?
Det har tatt en enorm innsats - hundrevis av millioner av dollar - å bruke nanoteknologi for å bekjempe kreft, og innsatsen lønner seg.
Mange forskjellige grupper, for eksempel Stanford Center for the Advancement of Onconanotechnology, eksperimenterer med nanopartikler for å prøve å få nyttig atferd fra dem, som å overføre et fargesignal når en kreftcelle blir funnet eller festes til en kreftcelle til den blir studert. De kan også programmeres til å frigjøre et spesielt signalmolekyl når en kreftcelle oppdages.
Mange flere uvanlige reaksjoner kan skapes på laboratoriet. For eksempel kan en nanopartikkel absorbere lys og skape en akustisk vibrasjon med lav effekt når en svulst blir oppdaget, eller den kan frigjøre varme for å ødelegge en celle.
Hvilke kliniske studier er mest oppmuntrende for deg?
En av favorittene mine er MagArray. Den fester nanomagneter til kreftceller og identifiserer dem deretter med en prøve på en chip. Det tar mindre enn en time og krever minimal teknisk trening. I tillegg til kreft, kan denne metoden brukes til å overvåke cytokiner, noe som er nyttig når du arbeider med Alzheimers og autoimmune sykdommer.
Hvis vi kan bekjempe kreft - og vi absolutt kan - vil selvfølgelig Alzheimers bli et enda større problem enn det er nå. Bare det å bekjempe kreft vil ikke være nok. Vi må fortsette å jobbe og håndtere alle kroniske sykdommer.
Er det nye "smarte materialer" som testes i nanotekniske enheter og som snart kan erstatte moderne teknologier? I så fall, hvilke?
For eksempel: Jeg liker ideen om selvrensende materialer. University of Cambridge jobber for å lage overflater der fotokatalytiske titandioksid-nanopartikler er innebygd. De bruker ultrafiolett lys for å omdanne overflatesmuss til karbondioksid og vann. En dråpe olje på størrelse med et fingeravtrykk på en slik overflate blir fjernet på halvannen time.
En dag vil vi ha metallimplantater som ikke er egnet til mange formål. University of Montreal og partnere har funnet en måte å lage nanoskala mønstre på overflaten av slike implantater, og de kan øke veksten av beinceller, redusere veksten av uønskede celler, stimulere utviklingen av stamceller og endre genuttrykk på en positiv måte. Fantastisk. Mange av disse bruksområdene har bokstavelig talt forsvunnet fra science fiction-sidene.
I Australia jobber RMIT og University of Adelaide med materialer som bruker nanoskala-krystaller - dielektriske resonatorer - for å overføre eller blokkere lys med en spesifikk bølgelengde. Dette kan føre til at det skapes kontaktlinser som endrer det vi ser, eller til og med at det opprettes en head-up-skjerm som viser ytterligere informasjon i vårt synsfelt. Endelig kan jeg huske navnene på folk jeg har møtt før.
Da du var med å grunnlegge Foresight Institute, hva var inspirasjonene dine? Hvilket spørsmål bekymret deg den gangen?
Da var jeg bekymret for spørsmålet: hvordan trekke ut kolossale fordeler fra mulighetene til nanoteknologi og unngå mulige negative konsekvenser, like kolossale?
Vi ønsker å akselerere utviklingen av avanserte medisinske og andre positive applikasjoner og forhindre at militæret utvikler seg i samme takt. Å forstå kraften til nanoteknologi i å forbedre livskvaliteten og spesielt medisin har kommet langt, men på grunn av forskjellige begrensninger blir medisinsk bruk stadig forsinket. På militærområdet er det motsatte: militæret får tidlig tilgang til nye teknologier og militære applikasjoner blir finansiert ti ganger bedre.
Kombiner disse trendene, og det blir klart hvorfor det er vanskelig å få fart på utviklingen av medisinske anvendelser av denne teknologien og samtidig bremse utviklingen av militæret. Dette er en vanskelig oppgave.
Det var 2025, hvordan forbedret nanoteknologi miljøet?
På dette tidspunktet, og kanskje enda tidligere, kan det være to store gjennombrudd. For det første kan vi løse vannproblemet ved hjelp av molekylær presisjonsfiltrering. Denne teknologien er allerede utviklet av det private selskapet AquaVia med støtte fra National Science Foundation.
For det andre kan vi rense luften for forurensning, inkludert klimagasser, ved hjelp av nanotekniske katalysatorer som fjerner karbondioksid fra luften og omdanner den til kjemikalier som kan brukes i industrien. Dette er hva Christian Schaffmeister fra Temple University jobber med.
Nesten ethvert miljøproblem som kan tenkes kan teoretisk løses ved hjelp av avansert nanoteknologi. Det var denne drømmen om miljøgjenoppretting som presset meg inn i dette feltet for flere tiår siden, og det er godt å se at den endelig begynner å gå i oppfyllelse.
Hva kan stoppe oss i løpet av de neste 10 årene?
Begge disse utsiktene er definitivt på vei. Det eneste spørsmålet er når. Vi må investere mer ressurser i FoU. Det er talenter, det er ideer, problemet er finansiering.
Hva er fremtidens favoritt “smarte objekt”?
Jeg vender meg vanligvis til tankeeksperiment. Se for deg en stol som består av molekylære maskinsystemer. Disse maskinene kan omorganiseres til en annen form, for eksempel et bord. Hvor lang tid vil det ta før de skifter form fra en til en annen? Du kan lett forestille deg dette eksperimentet, siden du selv er sammensatt av molekylære maskiner.
Se for deg selv at du setter deg ned for å danne en stol, og deretter slipper du ned på alle fire og blir et "bord." Hele operasjonen tar mindre enn et sekund. Dette er den maksimale tiden det tar for en avansert nanomaterialstol å bli et bord. Det kan gå raskere hvis du setter et slikt mål.
Men drømmen min er en "cellereparasjonsmaskin" som kan bevege seg rundt i kroppen og reparere DNA, proteiner og andre molekyler. Å bygge en slik bil vil ikke være enkelt. Det vil ta mange flyttbare verktøy som kan lastes og losses etter behov. Men hun kunne analysere og deretter løse nesten alle fysiske problemer i kroppene våre, inkludert aldring.
ILYA KHEL
