Logo Przewdonik Katolicki

Rewolucja na łepku szpilki

Renata Krzyszkowska
Fot.

Nanoroboty wstrzyknięte do ciała pacjenta oczyszczą naczynia krwionośne ze złogów cholesterolu, zwalczą wirusy, chorobotwórcze bakterie i komórki nowotworowe. Nanocząstki pobudzą regenerację uszkodzonych narządów, dodane do implantów zapobiegną ich odrzuceniu. Wplecione w mundur żołnierza będą go ostrzegać o ataku chemicznym, dozować leki, działać maskująco, a dodane do lakieru...


Nanoroboty wstrzyknięte do ciała pacjenta oczyszczą naczynia krwionośne ze złogów cholesterolu, zwalczą wirusy, chorobotwórcze bakterie i komórki nowotworowe. Nanocząstki pobudzą regenerację uszkodzonych narządów, dodane do implantów zapobiegną ich odrzuceniu. Wplecione w mundur żołnierza będą go ostrzegać o ataku chemicznym, dozować leki, działać maskująco, a dodane do lakieru samochodowego uczynią go odpornym na wszelkie zarysowania. To tylko niektóre z możliwych osiągnięć nanotechnologii, nowej dziedziny z pogranicza nauki i techniki, która łączy najnowsze osiągnięcia fizyki, chemii i biologii. Zdaniem specjalistów, może ona zmienić naszą przyszłość w sposób niewyobrażalny.


Przedmiotem zainteresowania nanotechnologii są obiekty o rozmiarach rzędu nanometrów. Jeden nanometr to jedna milionowa milimetra. Gdyby piłkę do koszykówki rozdąć do rozmiarów całej Ziemi, to piłeczka o średnicy nanometra jeszcze nie nadawałaby się do gry w ping-ponga! Nanotechnologię rozwinął w latach dziewięćdziesiątych XX wieku amerykański naukowiec Eric Drexler. Dziś uczeni przeszli już od fantastycznych zapowiedzi do realizacji projektów naukowych. Nanotechnologii zawdzięczamy już m.in. coraz szybsze i mniejsze procesory w komputerach, laserowe diody w czytnikach CD i płaskie ekrany komputerowe, urządzenia wzmacniające sygnały w światłowodach i pozwalające tym samym przesyłać w mgnieniu oka dane za pośrednictwem Internetu na drugi koniec świata oraz identyfikowanie specyficznych oddziaływań białek na powierzchni komórek, pozwalające na projektowanie nowych skuteczniejszych leków.

Myśliwiec w arteriach


Naukowcy z Memorial Sloan-Kettering Center w Nowym Jorku skonstruowali niewidoczny gołym okiem nanogenerator polujący na komórki rakowe. Jego najważniejsze elementy to przeciwciało rozpoznające komórki rakowe oraz atomy aktynu, nietrwałego pierwiastka, który rozpadając się, emituje promieniowanie. Po wstrzyknięciu nanogeneratora do organizmu człowieka, tak długo krąży on w krwiobiegu, aż natrafi na komórkę nowotworową. W zależności od tego, jakiego użyje się przeciwciała, nanogenerator będzie polował na różne rodzaje nowotworów. Kiedy już odnajdzie chorą komórkę, wnika do jej środka. Każdy atom aktynu, rozpadając się, emituje śmiercionośne dla komórki promieniowanie, które ją niszczy. Dzięki precyzji celowania, ilość promieniowania, jakie otrzymuje pacjent, jest bardzo mała - dokładnie bilion (1 000 000 000 000) razy mniejsza niż przy naświetlaniach stosowanych obecnie.

Biokompatybilne rurki


W 1991 roku odkryto fulereny - niezwykłe cząsteczki zbudowane z atomów węgla o przeróżnych kształtach, od przypominających piłkę, po konstrukcje, którym nadano nazwę nanorurek. Zależnie od ich geometrii, mogą charakteryzować się różnymi właściwościami elektrycznymi: mogą zachowywać się jak metale, jak półprzewodniki i wreszcie jak izolatory. Niedawno prof. Hichama Fenniri z University of Alberta opracował samoorganizujące się nanorurki. Do ich stworzenia wykorzystał zdolności do samoorganizacji kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA). Maleńkie rurki, które same łączą się w podobny sposób co DNA, mogą być materiałem pokrywającym implanty, np. sztuczne stawy - informuje jeden z ostatnich numerów prestiżowego pisma "Nanotechnology". Naukowcy z Purdue University, University of Alberta oraz Canada's National Institute for Nanotechnology odkryli, że komórki kości - osteoblasty - lepiej się łączą z używanym na implanty stawów tytanem, jeśli jest powlekany organicznymi nanorurkami. Dobre przyleganie zapewnia obecność nierówności o średnicy około 100 nanometrów, czyli tyle, ile mniej więcej wynoszą naturalne nierówności utworzone przez cząsteczki białek, a obecność tak powleczonego implantu nie przeszkadza w rozwoju otaczających tkanek. Wcześniej dużo większe nierówności nie pokrytej nanorurkami powierzchni implantu były rozpoznawane jako ciało obce, co prowadziło do reakcji odrzucenia i obluzowania implantu.
Wśród naukowców zajmujących się nanotechnologiami są również Polacy. Naukowcy z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej pod kierownictwem prof. Leona Gradonia opracowują modele nanocząstek mogących z powodzeniem przenosić leki drogą wziewną. - Nanocząstki insuliny skomponowane z odpowiednim nośnikiem i podane drogą wziewną przedostają się do bogato ukrwionych pęcherzyków płucnych i stamtąd powoli w sposób łagodny i naturalny uwalniają się do krwiobiegu. Takie systemowe uwalnianie insuliny może być ważne dla cukrzyków, bowiem imituje wydzielanie tego hormonu przez trzustkę. Tworzymy modele doświadczalne takich leków. Eksperymentalne nanocząstki powstają już w reaktorach chemicznych wielkich koncernów farmaceutycznych. Proces wytwarzania objęty jest oczywiście tajemnicą, ale prace są już bardzo zaawansowane - mówi prof. Leon Gradoń.

Uniwersalny żołnierz


Najwięcej pieniędzy na badania nad nanotechnologią pochodzi ze źródeł wojskowych. Oficjalnie prace nad wykorzystaniem nanotechnologii dla potrzeb armii prowadzone są m.in. w USA, Rosji i Chinach. Przede wszystkim tworzy się nowe, wytrzymalsze materiały i zbudowane z nich wyposażenie, łączące wiele funkcji. Przy wykorzystaniu nanotechnologii można stworzyć ekwipunek żołnierza piechoty lżejszy od obecnego o dziesiątki kilogramów. Nanotechnologiczne sensory umieszczone w mundurze żołnierza będą mogły wykrywać skażenia chemiczne i je neutralizować, dostosowywać do otoczenia barwy ochronne, zbierać i transmitować dane. W razie zranienia mundur będzie potrafił nawet samodzielnie opatrzyć ranę i wstrzyknąć leki. Prace nad takim mundurem przyszłości są już bardzo zaawansowane. Być może wykorzystane w nim zostaną także osiągnięcia polskich naukowców. - Udało nam się opracować bakteriobójczą tkaninę zawierającą nanocząstki metalicznego srebra. Srebro jest materiałem bakteriobójczym. Już w starożytności przechowywano wodę w srebrnych naczyniach, dzięki czemu była długo świeża. Udało się nam osadzić nanocząstki srebra na niewiele większych cząstkach krzemionki. Drobiny te wprowadziliśmy we włókna materiału. Tak skonstruowane tworzywo niszczy bakterie. Można je wykorzystać nie tylko w obronności, ale także do przechowywania żywności, substancji organicznych, a nawet płynów ustrojowych, np. moczu czy krwi oczekujących na badanie - mówi prof. Wiesław Stręk z Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu.

Ostrzeżenie nie tylko dla akwarystów


Niestety, każdy postęp naukowy może być niebezpieczny. Także nanotechnologie powinny być rozwijane i wykorzystywane w sposób bardzo ostrożny i dokładnie przemyślany. Zjawiska, które zachodzą w nanometrowym świecie, nie są kierowane znanymi nam z codziennego życia prawami klasycznej fizyki, ale regułami mechaniki kwantowej. Dzieje się tak, gdyż nanometrowe obiekty zbudowane są z bardzo niewielkiej liczby atomów. Na łepku szpilki pomieściłyby się ich miliardy. Jak się niedawno okazało, fulereny, nadzieja współczesnej nanotechnologii, mogą szkodzić żywym organizmom. Wykazały to badania prowadzone przez toksykologa Evę Oberdörster z Southern Methodist University w Dallas. Rozpuściła ona fulereny w dziesięciolitrowym akwarium, w którym pływały okonie. Wystarczyło 48 godzin, by mózgi zwierząt zostały poważnie uszkodzone, a działanie niektórych ich genów się zmieniło. Odkrycie niebezpiecznych właściwości fulerenu może zahamować rozwój nanotechnologii. Nawet już sam Drexler zwrócił uwagę na to, że nanotechnologia może być niebezpieczna, a nanoroboty użyte nierozważnie zamiast nam pomagać, mogą zwrócić się przeciwko ludzkości i zmienić nas w "szarą papkę".

Komentarze

Zostaw wiadomość

 Security code

Komentarze - Facebook

Ta strona używa cookies. Korzystając ze strony, wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki