Hvordan kan man udnytte potentialet i nanoteknologi og undgå deres potentielle negative konsekvenser? Det var det spørgsmål, Christine Peterson stillede, da hun grundlagde Foresight Institute, en nonprofit nanoteknologi-tænketank for tredive år siden. Og nu, siger hun, fortsætter dette spørgsmål med at vejlede hende. I løbet af de sidste ti år har nanoteknologi gjort betydelige fremskridt og fundet en vis praktisk anvendelse. Nogle udvikler nanoskala-design til medicinske implantater, der kan stimulere knoglecellevækst og positiv genekspression. Andre arbejder på at skabe håndterbare nanopartikler, der kan opdage og endda ødelægge kræftceller.
Ideen om nanomachiner, der rejser gennem din krop og reparerer den på celleniveau, er kommet tættere på virkeligheden takket være udviklingen af nanomotorer og nano-raketter. Men inden vi kommer til dem, mener Peterson, at der er andre interessante konsekvenser for nanoteknologi. For eksempel selvrensende overflader og nanotek-katalysatorer, der vil fange drivhusgasser og omdanne kuldioxid til de stoffer, som fabrikker har brug for.
Sent i sidste måned talte Peterson på det globale topmøde i San Francisco. I dette interview finder du ud af, hvordan nanoteknologi efter hendes mening vil hjælpe os med at løse problemet med vand, kræftbehandling og føre os til en lysere fremtid.
Nanoteknologi i dag: Et vagt punkt på den eksponentielle kurve?
Jeg deler nanoteknologi i tre faser: materialer, enheder, systemer. Hver af dem følger sin egen kurve. På dette tidspunkt ser vi for det meste nanopartikelprodukter, men de har ikke nøjagtighed i en molekylær skala - de er ikke atomært nøjagtige. Efterhånden som denne parameter forbedres, vil vi se fremkomsten af materialer med en sådan præcision, især i filtrering og katalyse.
Når sådanne produkter rammer markedet, vil vi se dem eksplodere som en raket. Efterspørgslen efter rent vand er enormt. Efterspørgslen efter drivhusgasstyring er enorm. Den, der først kommer til disse mål, vil resultatet være positivt.
Salgsfremmende video:
Forklar nanoteknologi til en fremmed på gaden i et nøddeskal
Naturen manipulerer individuelle molekyler for at skabe verdens mest komplekse ting - planter, dyr og vores egne kroppe. Udfordringen for nanoteknologi er at bruge molekylære maskinsystemer til at skabe hvad vi vil med det samme niveau af præcision og at gøre det lige så rent som naturen.
I 2013 forudsagde du, at fremskridt inden for nanoteknologi inden for de næste ti år inden for medicin vil have en betydelig indflydelse på kræftpåvisning, billeddannelse og behandling. Hvilke fremskridt inden for nanoteknologi har været de vigtigste for medicin de sidste par år?
Det har krævet en enorm indsats - hundreder af millioner af dollars - for at bruge nanoteknologi til at bekæmpe kræft, og indsatsen lønner sig.
Mange forskellige grupper, såsom Stanford Center for the Advancement of Onconanotechnology, eksperimenterer med nanopartikler for at forsøge at få nyttig opførsel fra dem, såsom transmission af et farvesignal, når en kræftcelle findes eller fastgøres til en kræftcelle, indtil den studeres. De kan også programmeres til at frigive et specielt signalmolekyle, når der opdages en kræftcelle.
Der kan skabes mange flere usædvanlige reaktioner på laboratoriet. For eksempel kan en nanopartikel absorbere lys og skabe en akustisk vibration med lav effekt, når en tumor opdages, eller den kan frigive varme for at ødelægge en celle.
Hvilke kliniske forsøg er mest opmuntrende for dig?
En af mine favoritter er MagArray. Den knytter nanomagneter til kræftceller og identificerer dem derefter med en prøve på en chip. Det tager mindre end en time og kræver minimal teknisk træning. Ud over kræft kan denne metode bruges til at overvåge cytokiner, hvilket er nyttigt, når man arbejder med Alzheimers og autoimmune sygdomme.
Hvis vi kan bekæmpe kræft - og vi helt sikkert kan - vil selvfølgelig Alzheimers blive et endnu større problem, end det er nu. Bare det at bekæmpe kræft vil ikke være nok. Vi er nødt til at fortsætte med at arbejde og håndtere alle kroniske sygdomme.
Er der nye "smarte materialer", der testes i nanotekniske enheder, og som snart kunne erstatte moderne teknologier? I bekræftende fald, hvilke?
For eksempel: Jeg kan godt lide ideen om selvrensende materialer. University of Cambridge arbejder på at skabe overflader, hvor fotokatalytiske titandioxid-nanopartikler er indlejret. De bruger ultraviolet lys til at omdanne overfladesmuds til kuldioxid og vand. En dråbe olie på størrelse med et fingeraftryk på en sådan overflade fjernes inden for halvanden time.
En dag vil vi have metalimplantater, der ikke er egnet til mange formål. Universitetet i Montreal og partnere har fundet en måde at skabe nanoskala mønstre på overfladen af sådanne implantater, og de kan øge væksten af knogleceller, reducere væksten af uønskede celler, stimulere stamcelleudvikling og ændre genekspression på en positiv måde. Fantastiske. Mange af disse anvendelser er bogstaveligt talt forsvundet fra science fiction-sider.
I Australien arbejder RMIT og University of Adelaide på materialer, der bruger nanoskala-krystaller - dielektriske resonatorer - til at transmittere eller blokere lys med en bestemt bølgelængde. Dette kan føre til oprettelse af kontaktlinser, der ændrer det, vi ser, eller endda oprettelsen af en head-up-skærm, der viser yderligere oplysninger i vores synsfelt. Endelig kan jeg huske navnene på mennesker, jeg har mødt før.
Da du stiftede Foresight Institute, hvad var dine inspirationspunkter? Hvilket spørgsmål bekymrede dig på det tidspunkt?
Derefter var jeg bekymret over spørgsmålet: hvordan man kan trække kolossale fordele ud af mulighederne i nanoteknologi og undgå mulige negative konsekvenser, ligesom kolossale?
Vi vil gerne fremskynde udviklingen af avancerede medicinske og andre positive applikationer og forhindre militæret i at udvikle sig i samme tempo. At forstå nanoteknologiens magt i at forbedre livskvaliteten og især medicinen er nået langt, men på grund af forskellige begrænsninger er medicinsk brug konstant forsinket. På militærområdet er det modsatte sandt: militæret får tidlig adgang til nye teknologier, og militære applikationer finansieres ti gange bedre.
Kombiner disse tendenser, og det bliver klart, hvorfor det er vanskeligt at fremskynde udviklingen af medicinske anvendelser af denne teknologi og samtidig bremse udviklingen af militæret. Dette er en vanskelig opgave.
Det var 2025, hvordan forbedrede nanoteknologien miljøet?
På dette tidspunkt og måske endnu tidligere kan der være to store gennembrud. For det første kan vi løse vandproblemet ved hjælp af molekylær præcisionsfiltrering. Denne teknologi er allerede udviklet af den private virksomhed AquaVia med støtte fra National Science Foundation.
For det andet kan vi rense luften fra forurening, herunder drivhusgasser, ved hjælp af nanotekniske katalysatorer, der fjerner kuldioxid fra luften og omdanner den til kemikalier, der kan bruges i industrien. Dette er, hvad Christian Schaffmeister fra Temple University arbejder på.
Næsten ethvert miljøproblem, der kan forestilles, kan teoretisk løses ved hjælp af avanceret nanoteknologi. Det var denne drøm om restaurering af miljøet, der skubbede mig ind på dette felt for årtier siden, og det er godt at se, at det endelig begynder at gå i opfyldelse.
Hvad kan stoppe os i de næste 10 år?
Begge disse udsigter er bestemt på vej. Det eneste spørgsmål er hvornår. Vi er nødt til at investere flere ressourcer i F & U. Der er talenter, der er ideer, spørgsmålet er finansiering.
Hvad er dit yndlings "smart objekt" i fremtiden?
Jeg henvender mig normalt til tankeeksperiment. Forestil dig en stol sammensat af molekylære maskinsystemer. Disse maskiner kan omarrangeres til en anden form, såsom et bord. Hvor lang tid tager det for dem at ændre form fra en til en anden? Du kan nemt forestille dig dette eksperiment, da du selv er sammensat af molekylære maskiner.
Forestil dig dig, at du huver ned for at danne en stol og falder derefter ned på alle fire og bliver et "bord". Hele operationen tager mindre end et sekund. Dette er den maksimale tid det tager for en avanceret nanomaterialestol at blive et bord. Det kan være hurtigere, hvis du sætter et sådant mål.
Men min drøm er en "cellereparationsmaskine", der kan bevæge sig rundt i kroppen og reparere DNA, proteiner og andre molekyler. At bygge en sådan bil vil ikke være let. Det tager en masse aftagelige værktøjer, der kan indlæses og aflæses efter behov. Men hun kunne analysere og derefter løse næsten ethvert fysisk problem i vores kroppe, inklusive aldring.
ILYA KHEL