Bagaimana memanfaatkan potensi nanoteknologi dan mengelakkan kemungkinan akibat negatifnya? Itulah pertanyaan yang diajukan oleh Christine Peterson ketika dia mendirikan Foresight Institute, sebuah kumpulan pemikir nanoteknologi bukan untung tiga puluh tahun yang lalu. Dan sekarang, katanya, soalan ini terus membimbingnya. Selama sepuluh tahun kebelakangan ini, nanoteknologi telah mencapai kemajuan yang besar dan telah menemui beberapa aplikasi praktikal. Ada yang mengembangkan reka bentuk skala nano untuk implan perubatan yang dapat merangsang pertumbuhan sel tulang dan ekspresi gen positif. Yang lain berusaha untuk membuat nanopartikel yang dapat dikendalikan yang dapat mengesan dan bahkan memusnahkan sel barah.
Idea nanomachines yang bergerak melalui badan anda dan membaikinya pada tahap sel telah hampir menjadi kenyataan berkat pengembangan nanomotor dan roket nano. Tetapi sebelum sampai kepada mereka, Peterson percaya ada implikasi menarik lain untuk nanoteknologi. Contohnya, permukaan membersihkan diri dan pemangkin nanotek yang akan memerangkap gas rumah hijau dan menukar karbon dioksida menjadi bahan yang diperlukan kilang.
Akhir bulan lalu, Peterson bercakap pada Sidang Kemuncak Global di San Francisco. Dalam temu ramah ini, anda akan mengetahui bagaimana, menurutnya, nanoteknologi akan membantu kita menyelesaikan masalah air, rawatan barah dan membawa kita ke masa depan yang lebih cerah.
Nanoteknologi Hari Ini: Titik Tidak jelas pada Keluk Eksponensial?
Saya membahagikan nanoteknologi kepada tiga peringkat: bahan, peranti, sistem. Masing-masing mengikut lekukannya sendiri. Pada ketika ini, kita melihat kebanyakan produk nanopartikel, tetapi tidak mempunyai ketepatan pada skala molekul - ia tidak tepat secara atom. Apabila parameter ini bertambah baik, kita akan melihat kemunculan bahan dengan ketepatan sedemikian, terutama dalam penyaringan dan pemangkinan.
Sebaik sahaja produk seperti itu melanda pasaran, kita akan melihatnya meletup seperti roket. Permintaan untuk air bersih sangat besar. Permintaan untuk pengurusan gas rumah hijau sangat besar. Sesiapa yang mencapai matlamat ini terlebih dahulu, hasilnya akan positif.
Video promosi:
Terangkan nanoteknologi kepada orang asing di jalan secara ringkas
Alam memanipulasi molekul individu untuk mencipta benda paling kompleks di dunia - tumbuh-tumbuhan, haiwan, dan badan kita sendiri. Cabaran untuk nanoteknologi adalah menggunakan sistem mesin molekul untuk membuat apa sahaja yang kita mahukan dengan tahap ketepatan yang sama, dan melakukannya dengan bersih seperti alam.
Pada tahun 2013, anda meramalkan bahawa kemajuan dalam bidang nanoteknologi dalam sepuluh tahun akan datang dalam bidang perubatan akan memberi kesan yang besar terhadap pengesanan, pengimejan dan rawatan barah. Apa kemajuan dalam bidang nanoteknologi yang paling penting untuk perubatan sejak beberapa tahun kebelakangan ini?
Ia memerlukan usaha besar - ratusan juta dolar - untuk menggunakan teknologi nano untuk memerangi barah, dan usaha itu membuahkan hasil.
Banyak kumpulan yang berbeza, seperti Pusat Stanford untuk Kemajuan Onconanotechnology, bereksperimen dengan nanopartikel untuk cuba mendapatkan tingkah laku yang berguna dari mereka, seperti menghantar isyarat warna ketika sel barah dijumpai atau melekat pada sel barah sehingga ia dikaji. Mereka juga dapat diprogram untuk melepaskan molekul isyarat khas ketika sel barah terdeteksi.
Banyak reaksi yang tidak biasa dapat dibuat di makmal. Sebagai contoh, nanopartikel dapat menyerap cahaya dan membuat getaran akustik berkuasa rendah apabila tumor dikesan, atau dapat melepaskan haba untuk memusnahkan sel.
Ujian klinikal mana yang paling menggembirakan bagi anda?
Salah satu kegemaran saya adalah MagArray. Ia melekatkan nanomagnet ke sel barah dan kemudian mengenalinya dengan sampel pada cip. Tidak sampai satu jam dan memerlukan latihan teknikal yang minimum. Sebagai tambahan kepada barah, kaedah ini dapat digunakan untuk memantau sitokin, yang berguna ketika bekerja dengan penyakit Alzheimer dan autoimun.
Sudah tentu, jika kita dapat melawan barah - dan kita pasti boleh - Alzheimer akan menjadi masalah yang lebih besar daripada sekarang. Hanya memerangi barah tidak akan mencukupi. Kita perlu terus berusaha dan menangani semua penyakit kronik.
Adakah "bahan pintar" baru yang sedang diuji dalam peranti nanoteknik dan yang tidak lama lagi dapat menggantikan teknologi moden? Sekiranya ya, yang mana?
Contohnya: Saya suka idea bahan pembersih diri. University of Cambridge berusaha untuk membuat permukaan di mana nanopartikel titanium dioksida fotokatalitik tertanam. Mereka menggunakan sinar ultraviolet untuk mengubah kotoran permukaan menjadi karbon dioksida dan air. Setetes minyak ukuran sidik jari di permukaan seperti itu dikeluarkan dalam satu setengah jam.
Suatu hari kita akan mempunyai implan logam yang tidak sesuai untuk pelbagai tujuan. University of Montreal dan rakan-rakannya telah menemui cara untuk membuat corak skala nano di permukaan implan seperti itu, dan mereka dapat meningkatkan pertumbuhan sel tulang, mengurangkan pertumbuhan sel yang tidak diinginkan, merangsang pengembangan sel induk dan mengubah ekspresi gen dengan cara yang positif. Hebat. Sebilangan besar penggunaan ini secara harfiah hilang dari halaman fiksyen sains.
Di Australia, RMIT dan University of Adelaide sedang mengusahakan bahan yang menggunakan kristal skala nano - resonator dielektrik - untuk menghantar atau menyekat cahaya panjang gelombang tertentu. Ini boleh menyebabkan penciptaan kanta lekap yang mengubah apa yang kita lihat, atau bahkan pembuatan paparan kepala yang menunjukkan maklumat tambahan dalam bidang pandangan kita. Akhirnya, saya dapat mengingati nama orang yang pernah saya temui sebelum ini.
Semasa anda mengasaskan Institut Foresight, apakah inspirasi anda? Soalan apa yang membimbangkan anda pada masa itu?
Kemudian saya bimbang dengan persoalannya: bagaimana mengekstrak faedah besar dari kemungkinan nanoteknologi dan mengelakkan kemungkinan akibat negatif, sama seperti kolosal?
Kami ingin mempercepat pengembangan aplikasi perubatan maju dan positif lain dan mencegah tentera berkembang dengan kadar yang sama. Memahami kekuatan nanoteknologi dalam meningkatkan kualiti hidup dan terutama perubatan telah banyak berjalan, tetapi disebabkan oleh pelbagai sekatan, penggunaan perubatan terus ditangguhkan. Dalam bidang ketenteraan, sebaliknya berlaku: tentera mendapat akses awal ke teknologi baru dan aplikasi ketenteraan dibiayai sepuluh kali lebih baik.
Gabungkan tren ini, dan menjadi jelas mengapa sukar untuk mempercepat pengembangan aplikasi perubatan teknologi ini dan pada masa yang sama memperlambat perkembangan ketenteraan. Ini adalah tugas yang sukar.
Pada tahun 2025, bagaimana nanoteknologi meningkatkan persekitaran?
Pada masa ini, dan mungkin lebih awal lagi, mungkin ada dua kejayaan besar. Pertama, kita dapat menyelesaikan masalah air dengan menggunakan penapisan ketepatan molekul. Teknologi ini sudah dikembangkan oleh syarikat swasta AquaVia dengan sokongan dari National Science Foundation.
Kedua, kita dapat membersihkan udara dari pencemaran, termasuk gas rumah kaca, dengan bantuan pemangkin nanoteknik yang menghilangkan karbon dioksida dari udara dan mengubahnya menjadi bahan kimia yang dapat digunakan dalam industri. Inilah yang sedang diusahakan oleh Christian Schaffmeister dari Temple University.
Hampir semua masalah persekitaran yang dapat dibayangkan secara teorinya dapat diselesaikan dengan menggunakan nanoteknologi maju. Mimpi pemulihan alam sekitar inilah yang mendorong saya memasuki bidang ini beberapa dekad yang lalu, dan senang melihat bahawa ia akhirnya menjadi kenyataan.
Apa yang boleh menghentikan kita dalam 10 tahun akan datang?
Kedua-dua prospek ini pasti dalam perjalanan. Satu-satunya persoalan ialah bila. Kita perlu melabur lebih banyak sumber dalam R&D. Ada bakat, ada idea, masalahnya adalah pembiayaan.
Apakah "objek pintar" kegemaran anda di masa hadapan?
Saya biasanya beralih kepada eksperimen pemikiran. Bayangkan kerusi yang terdiri daripada sistem mesin molekul. Mesin-mesin ini dapat disusun semula menjadi bentuk lain, seperti meja. Berapa lama masa yang diperlukan untuk mereka bertukar bentuk dari yang lain? Anda dapat membayangkan eksperimen ini dengan mudah, kerana anda sendiri terdiri daripada mesin molekul.
Bayangkan diri anda berjongkok untuk membentuk kerusi dan kemudian jatuh ke atas semua empat dan menjadi "meja." Keseluruhan operasi mengambil masa kurang dari satu saat. Ini adalah masa maksimum yang diperlukan untuk kerusi nanomaterial maju untuk menjadi meja. Ia boleh menjadi lebih cepat jika anda menetapkan matlamat seperti itu.
Tetapi impian saya adalah "mesin pembaikan sel" yang dapat bergerak di seluruh badan dan memperbaiki DNA, protein dan molekul lain. Membina kereta seperti itu tidak akan mudah. Ia memerlukan banyak alat yang boleh ditanggalkan yang dapat dimuat dan dibongkar mengikut keperluan. Tetapi dia dapat menganalisis dan kemudian menyelesaikan hampir semua masalah fizikal di tubuh kita, termasuk penuaan.
ILYA KHEL
