Dunia sedang mengalami ledakan dalam pelaburan dalam industri nano. Kebanyakan pelaburan dalam nanoteknologi datang dari Amerika Syarikat, EU, Jepun dan China. Bilangan penerbitan saintifik, paten dan jurnal sentiasa berkembang. Terdapat ramalan untuk penciptaan barangan dan perkhidmatan bernilai $1 trilion menjelang 2015, termasuk penciptaan sehingga 2 juta pekerjaan.
Di Rusia, Kementerian Pendidikan dan Sains telah mewujudkan Majlis Saintifik dan Teknikal Antara Jabatan mengenai Masalah Nanoteknologi dan Bahan Nano, yang aktivitinya bertujuan untuk mengekalkan pariti teknologi di dunia masa depan. Untuk pembangunan nanoteknologi secara am dan nanomedikin khususnya, penggunaan Program Sasaran Persekutuan untuk pembangunan mereka sedang disediakan. Program ini akan merangkumi latihan beberapa pakar dalam jangka masa panjang.
Kejayaan nanomedicine yang diterangkan dalam bab kedua abstrak akan tersedia, mengikut pelbagai anggaran, hanya dalam 40-50 tahun. Walau bagaimanapun, beberapa penemuan, perkembangan dan pelaburan baru-baru ini dalam industri nano telah menyebabkan semakin ramai penganalisis mengalihkan tarikh ini ke bawah sebanyak 10-15 tahun, dan mungkin ini bukan hadnya.
Dengan bantuan kemajuan dalam nanoteknologi secara amnya, dan perubatan nanometer khususnya, ia akan menjadi mungkin untuk menanamkan peranti nano ke dalam otak manusia, dengan sangat meningkatkan pengetahuan seseorang dan kelajuan pemikirannya. Ramalan ini, termasuk potensi untuk mencapai keabadian peribadi, menjadi salah satu faktor utama dalam kemunculan gerakan falsafah baru - transhumanisme, yang menurutnya spesies manusia bukanlah mahkota evolusi, tetapi pautan perantaraan. Spesies ini masih belum meningkatkan keupayaan intelek dan fizikalnya secara radikal.
Sudah tentu, masalah berjalan seiring dengan pencapaian - contohnya, biokompatibiliti bahan nano dan fakta bahawa sedikit yang telah dikaji, kemungkinan akibat berbahaya untuk kesihatan manusia pengenalan zarah nano dan peranti mikro ke dalam badan. Terdapat lebih sedikit kajian saintifik yang diterbitkan mengenai risiko nanoteknologi berbanding karya yang menegaskan keunggulan dan keperluannya.
Perubatan nano dan nanoteknologi secara amnya adalah bidang baharu, dan terdapat sedikit bukti eksperimen tentang kesan buruknya. Kekurangan pengetahuan tentang bagaimana zarah nano akan berintegrasi ke dalam proses biokimia dalam tubuh manusia amat membimbangkan. Satu artikel baru-baru ini dalam Jurnal Perubatan Australia mencadangkan bahawa peraturan keselamatan untuk nanomedicines mungkin memerlukan kaedah penilaian risiko yang unik memandangkan kebaharuan dan kepelbagaian produk, mobiliti tinggi dan kereaktifan zarah nano kejuruteraan, dan bahawa pengenalannya ke dalam amalan akan menyebabkan kekaburan diagnostik. dan klasifikasi "ubat" terapeutik dan "peranti terapeutik." Pada masa ini, beberapa saintis bercakap tentang lebih banyak masalah global nanomedicine, mempersoalkan kewujudannya sebagai sains sebenar, antaranya adalah salah seorang pakar terkemuka dunia dalam nanotoksikologi - Gunther Oberdoester, profesor toksikologi di jabatan perubatan alam sekitar di Universiti Rochester. "Dalam banyak cara, janji nanomedicine adalah berfoya-foya. Memang, banyak perkara kelihatan sangat menjanjikan, tetapi setakat ini hanya kajian haiwan telah dijalankan untuk menunjukkan cara ia berfungsi, "kata Oberdoester.
Sebagai tambahan kepada potensi risiko yang jelas kepada pesakit, terdapat risiko toksikologi lain yang berkaitan dengan nanomedicine. Terdapat juga masalah dengan pelupusan sisa nano dan pencemaran alam sekitar akibat daripada pengeluaran nanomedicines dan bahan. "Risiko yang berpotensi ini juga mesti dinilai dengan teliti," kata Oberdoester. "Ini belum dilakukan lagi."
Para saintis Rusia telah mendapati bahawa dalam persekitaran manusia terdapat sejumlah besar nanopartikel aktif secara biologi yang memasuki tubuh manusia tanpa pengawasan perubatan dan tidak menjejaskan tubuh manusia dengan cara yang terbaik. Sebagai contoh, penyedutan nanopartikel polistirena bukan sahaja menyebabkan keradangan tisu paru-paru, tetapi juga mencetuskan trombosis saluran darah. Terdapat bukti bahawa nanopartikel karbon boleh menyebabkan gangguan jantung dan menyekat aktiviti sistem imun. Eksperimen ke atas ikan akuarium dan anjing telah menunjukkan bahawa fullerene, molekul karbon sfera poliatomik merentasi beberapa nanometer, boleh memusnahkan tisu otak. Penembusan nanopartikel ke dalam biosfera penuh dengan banyak akibat, yang belum dapat diramalkan kerana kekurangan maklumat.
Ramai orang percaya bahawa pembangunan nanomedicine akan membawa kepada beberapa masalah sosial. Eric Drexler, seorang klasik dalam bidang perkembangan dan ramalan nanoteknologi, menyatakan bahawa penciptaan teknologi untuk pengeluaran replikator boleh, sebagai contoh, menyumbang kepada bentuk pemerintahan yang despotik (organisasi pengawasan penduduk, kawalan tubuh manusia dan fikiran).
Ketidaksamaan sosial mungkin meningkat, terutamanya pada peringkat pertama memperkenalkan pencapaian nanoteknologi ke dalam bidang perubatan, apabila kos ubat dan kaedah baharu masih agak tinggi. Ini akan memburukkan lagi beberapa masalah moral yang telah wujud dalam perubatan moden.
Peningkatan ketara dalam jangka hayat akan memerlukan semakan semula undang-undang pencen dan akan memburukkan lagi masalah lebihan penduduk bumi.
Masalah utama negara kita ialah peralihan daripada penyelidikan makmal saintifik kepada pengeluaran perindustrian yang menguntungkan dari segi ekonomi. Walaupun di dunia amalan pelaburan dalam nanoteknologi adalah yang paling menguntungkan, di Rusia masih terdapat beberapa syarikat swasta dan individu yang membuat keputusan untuk melabur dalam nanoteknologi.
Satu lagi masalah yang dibincangkan secara meluas ialah apa yang Drexler panggil masalah "grey goo". Kita bercakap tentang kemungkinan kehilangan kawalan ke atas zarah nano, yang akan mula membiak secara tidak terkawal. Walau bagaimanapun, saintis percaya bahawa menyelesaikan masalah ini tidak begitu sukar, terutamanya berbanding masalah utama mencipta zarah ini.
Nanoteknologi secara asasnya akan mengubah kehidupan manusia dan mewujudkan prospek baru untuk setiap orang bukan sahaja dalam bidang kemudahan isi rumah, tetapi juga dalam bidang kesihatan. Impak positif nanoteknologi pada semua bidang kehidupan manusia sudah pasti melebihi bahaya yang mengiringi aplikasi khususnya dan yang memerlukan langkah berjaga-jaga khusus.
Nanoteknologi bukan sahaja mengenai pencapaian saintifik dan teknikal. Kemunculan sains ini menandakan perubahan asas dalam pengetahuan dunia dan dalam interaksi pelbagai disiplin saintifik dan industri yang berbeza. Nanoteknologi adalah hala tuju antara disiplin dalam pembangunan sains dan teknologi. Ia menggabungkan fizik, kimia, biologi, sains komputer, dan, tidak dinafikan, banyak penemuan hebat masih perlu dibuat dalam bidang nanoteknologi yang boleh mengubah dunia sedia ada.
Kesimpulan
Kita boleh membuat kesimpulan bahawa nanoteknologi secara beransur-ansur menduduki tempat yang semakin penting dalam kehidupan kita. Pengenalan nanoteknologi ke dalam kehidupan kita boleh menjadikannya lebih mudah, dan pembangunan nanoteknologi dalam bidang perubatan akan membantu melawan penyakit manusia yang paling dahsyat, seperti kanser. Pada masa hadapan yang jauh, pembangunan nanomedicine mungkin membawa kepada pencapaian keabadian. Bidang aplikasi nanoteknologi adalah banyak. Dan rangkaian aplikasi teknologi ini semakin meningkat dari hari ke hari dan menjanjikan lebih banyak perkara menarik.
Pada masa yang sama, ramai yang mengharapkan daripada nanoteknologi "revolusi perindustrian" seterusnya, yang pernah dihasilkan oleh teknologi mikro atau komputer. Ya, mereka boleh menyelesaikan beberapa masalah mendesak kami, tetapi masih terlalu banyak yang masih tidak jelas tentang nanoteknologi. Masih belum jelas sepenuhnya betapa tidak berbahayanya bahan nano untuk manusia dan apakah kesan sampingan yang mungkin ada—dengan kata lain, apakah sekatan yang wujud untuk penggunaannya. Ia masih memerlukan banyak masa untuk menambah baik teknologi sedia ada ke tahap sedemikian sehingga kita boleh bercakap tentang revolusi teknikal.
Kita boleh mengatakan dengan yakin bahawa nanoteknologi adalah sains masa depan.
Bibliografi.
1. Razumovskaya I.V. Nanoteknologi: Buku teks. Faedah. Kursus Elektif M.: Bustard, 2009.
2. Laman web tentang nanoteknologi Rangkaian Berita Nanoteknologi /// pautan sah setakat 04/18/2011
3. Majalah dalam talian "Nanoteknologi Komersial" /// pautan sah pada 18/04/2011
4. Jurnal nano elektronik Rusia "teknologi nano Rusia" /// pautan sah pada 18/04/2011
5. Portal maklumat saintifik mengenai nanoteknologi/teknologi nano/pautan sah pada 18/04/2011
6. Portal Internet Persekutuan "Teknologi Nano dan Bahan Nano" /// pautan sah pada 18/04/2011
7. Prospek untuk pembangunan nanoteknologi di Rusia ///files/journalsf/item/20061107123532.pdf pautan sah pada 04/18/2011
8. Ensiklopedia budaya Déjà vu ///main.htmlpautan sah pada 18/04/2011
9. Majalah web Futura // / pautan home.php3 sah pada 18/04/2011
10. R. P. Feynman, "There's Plenty of Room at the Bottom," Kejuruteraan dan Sains (Institut Teknologi California), Februari 1960, ms 22-36 Teks kuliah boleh didapati di Internet di http://nano .xerox.com/nanotech/feynman.html Terjemahan Rusia yang diterbitkan dalam jurnal "Chemistry and Life", No. 12, 2002, ms 21-26.
12. Yu. D. Semchikov. "Dendrimer - kelas polimer baharu." Jurnal Pendidikan Soros. 1998. No 12, ms 45-51.
13. Robert A. Freitas Jr., "Reka Bentuk Penerokaan dalam Nanoteknologi Perubatan: Sel Merah Tiruan Mekanikal," Sel Tiruan, Pengganti Darah, dan Immobil. Bioteknologi. 26(1998):411-430.
14. "Keajaiban mikrocip." "Dalam Dunia Sains", November, 2002, ms 6-15.
15. Mengimbas mikroskop probe biopolimer. Ed. I. V. Yaminsky. M., "Dunia Saintifik", 2007.
17. Isaac Asimov, "Adakah Sesiapa Di Sana?" Ace Books, New York, 1967.
18. Robert C.W. Ettinger, The Prospect of Immortality, Doubleday, NY, 1964. Terjemahan Rusia: Robert Ettinger. Prospek untuk keabadian. M., "Dunia Saintifik", 2003
19. Robert A. Freitas Jr., "Nanomedicine." Vol. 1: Keupayaan Asas". Landes Bioscience, Austin, Tx, 2009. Terjemahan Rusia sedang disediakan untuk diterbitkan.
20. R. F. Feynman, "Adakah anda bergurau dengan saya, Encik Feynman?", ed. "Dinamik biasa dan huru-hara", 2001
21. A. MacKinnon, "Gear kuantum: sistem mekanikal ringkas dalam rejim kuantum," Nanoteknologi 13 (Oktober, 2002) 678-681. Teks boleh didapati dalam talian di http://arxiv.org/abs/cond-mat/0205647.
22. "Pengkomputeran kuantum: kebaikan dan keburukan" (pengumpulan). Izhevsk, 1999.
23. S.D Howe. Nanoteknologi: Revolusi Perlahan. Forrester Research Corporation, Ogos 2002, Cambridge, Maryland, Amerika Syarikat, 21 hlm.
24. S.B. Nesterov. Nanoteknologi. Status dan prospek semasa. "Teknologi maklumat baharu". Abstrak laporan Seminar-Sekolah Pelajar Antarabangsa XII - M.: MGIEM, 2004, 421 ms., ms 21-22.
25. I.V. Artyukhov, V.N. Kemenov, S.B. Nesterov. Teknologi bioperubatan. Semakan status dan hala tuju kerja. Bahan persidangan saintifik dan teknikal ke-9 "Sains dan teknologi vakum" - M.: MIEM, 2002, hlm. 244-247
26. I.V. Artyukhov, V.N. Kemenov, S.B. Nesterov. Nanoteknologi, biologi dan perubatan. Bahan persidangan saintifik dan teknikal ke-9 "Sains dan teknologi vakum" - M.: MIEM, 2002, hlm. 248-253
27. http://refdb.ru/look/1075853.html
28. http://www.gradusnik.ru/rus/doctor/nano/w57k-nanomed1/
29. http://dok.opredelim.com/docs/index-13571.html
30. http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2012/fknt/osipova/library/article5.htm
Tumbuhan lebih terdedah kepada nanopartikel toksik jika ibu bapa mereka ditanam di tanah yang tercemar, menurut satu kajian baru yang diterbitkan dalam NanoImpact. Hasilnya menyerlahkan kepentingan menambah baik dan mengembangkan penyelidikan mengenai kesan bahan nano pada tumbuhan.
Dalam kertas lain yang diterbitkan dalam NanoImpact, saintis memberi amaran bahawa pengetahuan kita tentang risiko kepada pertanian yang berkaitan dengan penggunaan nanoteknologi dan kesan bahan nano pada tumbuhan, khususnya tanaman makanan, tidak mencukupi dan sudah tiba masanya untuk memikirkannya semula.
Industri nanoteknologi terus berkembang dengan pesat. Ia berdasarkan penggunaan zarah-zarah kecil, saiz satu bilion meter, untuk pelbagai jenis aplikasi teknologi - daripada pelindung matahari kepada bateri.
Nanozarah digunakan dalam beribu-ribu produk komersial, menjadikannya mustahil untuk menghentikan pengumpulannya di alam sekitar. Walau bagaimanapun, tidak seperti kebanyakan bahan lain, ia boleh menjadi sangat reaktif dan mempunyai kesan unik terhadap kesihatan dan keselamatan orang ramai dan alam sekitar.
Satu titik akhir penting untuk nanopartikel ialah tanah pertanian. Nanozarah dipindahkan ke tanah melalui pengairan dan pembajaan dari loji rawatan air sisa. Oleh kerana itu, tanaman mungkin tertakluk kepada peningkatan pendedahan kepada zarah nano dalam tanah di mana ia tumbuh.
Selain itu, nanoteknologi mempunyai potensi untuk merevolusikan pertanian dengan cara yang sama ia telah merevolusikan perubatan dan komunikasi, jadi penyelidik perlu memahami bagaimana ia mempengaruhi bukan sahaja tumbuhan yang sedang ditanam, tetapi juga generasi tanaman masa depan.
"Kita perlu menyiasat kesan nanopartikel ke atas pertumbuhan tumbuhan sekarang," kata Dr Jason S. White dari Stesen Eksperimen Pertanian di Connecticut, AS, yang merupakan salah seorang saintis yang memerlukan lebih banyak penyelidikan. "Mana-mana teknologi mempunyai kedua-dua risiko dan faedah, dan walaupun dalam kes di mana faedahnya mungkin besar, risiko mesti dikaji dengan teliti Lebih banyak penyelidikan diperlukan mengenai kesan nanopartikel pada pelbagai generasi tumbuhan."
Dr. Ma dari Texas A&M University dan penyelidik lain mengkaji kesan nanozarah serium oksida ke atas kesihatan tumbuhan dan hasil merentas tiga generasi tumbuhan - kali pertama kajian komprehensif sedemikian dilakukan. Mereka menanam tiga generasi tumbuhan Brassica rapa dalam tanah yang tercemar dengan serium oksida, dan mengkaji kesan nanozarah pada pertumbuhan dan pembiakan tumbuhan. Keputusan mereka menunjukkan bahawa pendedahan sedemikian mengurangkan kualiti benih dan generasi tanaman berikutnya menderita dan hasil menurun. Generasi berikutnya juga menunjukkan lebih banyak tanda tekanan daripada "ibu bapa" mereka di bawah keadaan pembesaran yang sama.
"Kajian kami secara signifikan meluaskan pemahaman tentang interaksi tumbuhan-nanopartikel dan kesan nanopartikel pada tanaman berbanding kebanyakan kajian terdahulu," kata Dr. Ma.
Bahan yang dicipta berdasarkannya dipanggil bahan nano, dan kaedah pengeluaran dan penggunaannya dipanggil nanoteknologi. Dengan mata kasar, seseorang boleh melihat objek dengan diameter lebih kurang 10 ribu nanometer.
Almanac "Memahami Nanoteknologi" Memahami Nanoteknologi mencatatkan bahawa walaupun istilah "nanoteknologi" telah menjadi sangat popular sejak beberapa tahun kebelakangan ini, malah orang yang menyokong pembangunan cabang sains dan teknologi ini sering mempunyai idea yang sangat kasar tentang apa yang kita bincangkan. Adalah penting bahawa perkataan "teknologi nano" tidak muncul dalam kamus akademik American English Webster Dictionary pada tahun 1966, walaupun pada hakikatnya penyelidikan dalam nanosfera telah dijalankan untuk masa yang agak lama pada masa itu.
Amerika Syarikat memperuntukkan dana bajet yang besar untuk pembangunan nanoteknologi buat kali pertama di bawah Presiden Bill Clinton. Dalam ucapan yang mengumumkan fakta ini (dibuat pada tahun 2000), Clinton menjelaskan bahawa nanoteknologi memungkinkan untuk mencipta daripada sekeping bahan sebesar kiub gula bahan yang sepuluh kali lebih kuat daripada keluli. Takrifan ini kini dilihat sebagai kesat dan sangat primitif, tetapi tidak ada jaminan bahawa takrifan nanoteknologi semasa tidak akan lapuk pada masa hadapan dan tidak akan kelihatan seperti anakronisme yang ngeri. Mungkin peluang terbesar untuk terus hidup diberikan oleh definisi yang diberikan oleh Rita Colwell, pengarah Yayasan Sains Kebangsaan AS: "Teknologi nano ialah pintu masuk ke dunia lain."
Perbelanjaan global untuk projek nanoteknologi kini melebihi $9 bilion setahun. Amerika Syarikat kini menyumbang kira-kira satu pertiga daripada semua pelaburan global dalam nanoteknologi. Pemain utama lain dalam bidang ini ialah Kesatuan Eropah dan Jepun. Penyelidikan dalam bidang ini juga giat dijalankan di negara-negara bekas USSR, Australia, Kanada, China, Korea Selatan, Israel, Singapura, Brazil dan Taiwan. Unjuran menunjukkan bahawa menjelang 2015, jumlah bilangan pekerja dalam pelbagai sektor industri nanoteknologi boleh mencecah 2 juta orang, dan jumlah nilai barangan yang dihasilkan menggunakan bahan nano akan menjadi sekurang-kurangnya beberapa ratus bilion dolar dan mungkin menghampiri $1 trilion.
Nanoteknologi biasanya dibahagikan kepada tiga jenis. Penggunaan nanopartikel dalam industri dalam cat kereta dan kosmetik auto adalah contoh nanoteknologi "bertambah". Nanoteknologi "evolusi" diwakili oleh penderia skala nano menggunakan sifat pendarfluor titik kuantum (diameter 2 hingga 10 nanometer) dan sifat elektrik nanotiub karbon (diameter 1 hingga 100 nanometer), walaupun perkembangan ini masih di peringkat awal. Nanoteknologi "radikal" belum muncul; ia hanya boleh dilihat dalam filem thriller fiksyen sains. Kita juga harus mengharapkan penumpuan ketiga-tiga teknologi ini.
Walau bagaimanapun, peralihan daripada pengeluaran makmal kepada pengeluaran besar-besaran penuh dengan cabaran yang ketara, dan pemprosesan bahan yang boleh dipercayai pada skala nano mengikut cara yang diperlukan masih sangat sukar untuk direalisasikan secara ekonomi. Pada masa ini, bahan nano digunakan untuk pembuatan salutan pelindung dan menyerap cahaya, peralatan sukan, transistor, diod pemancar cahaya, sel bahan api, ubat-ubatan dan peralatan perubatan, bahan untuk pembungkusan makanan, kosmetik dan pakaian. Kekotoran nano berdasarkan serium oksida sudah ditambah kepada bahan api diesel, yang memungkinkan untuk meningkatkan kecekapan enjin sebanyak 4-5% dan mengurangkan tahap pencemaran gas ekzos. Pada tahun 2002, bola tenis yang dicipta menggunakan teknologi nano telah digunakan buat kali pertama di Piala Davis.
Secara keseluruhan, industri Amerika dan industri negara maju lain kini menggunakan nanoteknologi dalam proses pengeluaran sekurang-kurangnya 80 kumpulan barangan pengguna dan lebih 600 jenis bahan mentah, komponen dan peralatan industri. Di Amerika Syarikat, perbelanjaan persekutuan untuk program dan projek nanoteknologi sahaja meningkat daripada $464 juta pada tahun 2001 kepada $1 bilion pada tahun 2005. Menurut Perkhidmatan Penyelidikan Kongres, Amerika Syarikat merancang untuk memperuntukkan $1.1 bilion untuk tujuan ini pada tahun 2006. $2 bilion lagi telah dibelanjakan pada tahun 2005 oleh syarikat Amerika untuk tujuan yang sama (makmal nano telah dicipta oleh gergasi perniagaan seperti HP, NEC dan IBM, universiti dan pihak berkuasa setiap negeri).
Esok nano tanpa awan
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, banyak ramalan optimistik telah diterbitkan mengenai aplikasi nanoteknologi. Sifat bahan pada skala nano berbeza daripada skala besar kerana pada skala nano luas permukaan per unit isipadu adalah sangat besar. Nanoteknologi boleh mengubah secara radikal kaedah yang kini digunakan dalam mikroelektronik, optoelektronik dan perubatan. Oleh itu, nanoteknologi mempunyai potensi yang sangat besar.
Saintis terkenal Jay Storrs HallJ. Storrs Hall, pengarang buku sains popular "Nanofuture"Nanofuture: What's Next For Nanotechnology, berpendapat bahawa nanoteknologi akan mengubah secara radikal semua bidang kehidupan manusia Berdasarkan mereka, barangan dan produk boleh dicipta, yang penggunaannya akan merevolusikan seluruh sektor Ini termasuk penderia nano untuk mengenal pasti sisa toksik daripada industri kimia dan bioteknologi, ubat-ubatan, agen perang kimia, bahan letupan dan mikroorganisma patogen, serta penapis nanopartikel dan peranti penulenan lain yang direka untuk membuang atau meneutralkan mereka dalam masa terdekat adalah lebuh raya elektrik berasaskan tiub karbon, yang akan mengalirkan arus voltan tinggi lebih baik daripada wayar tembaga dan pada masa yang sama beratnya kurang lima hingga enam kali ganda kekotoran berbahaya, kerana ia boleh digunakan sebanyak 15-20 kali mengurangkan penggunaan platinum dan logam berharga lain yang digunakan dalam peranti ini. Terdapat banyak sebab untuk mempercayai bahawa bahan nano akan mendapat aplikasi yang meluas dalam industri penapisan minyak dan dalam bidang baharu bioindustri seperti genomik dan proteomik.
Fizik Ted Sargent, pengarang buku "The Dance of Molecules" terhadap patogen tertentu. Ray Kurzweil, pengarang buku Fantatic Voyage: Live Long Enough to Live Ever, meramalkan bahawa adalah mungkin untuk mencipta doktor nanorobot yang mampu "hidup" di dalam tubuh manusia, menghapuskan semua kerosakan yang berlaku atau menghalang kejadiannya.
Secara teorinya, nanoteknologi boleh memberikan seseorang dengan keabadian fizikal kerana fakta bahawa nanomedicine boleh menjana semula sel yang mati tanpa henti. Majalah Scientific American meramalkan bahawa peranti perubatan sebesar setem pos akan muncul dalam masa terdekat. Ia akan mencukupi untuk meletakkannya pada luka. Peranti ini secara bebas akan menjalankan ujian darah, menentukan ubat yang perlu digunakan dan menyuntiknya ke dalam darah.
Dijangka robot pertama berasaskan nanoteknologi akan muncul seawal tahun 2025. Secara teorinya mungkin mereka akan dapat membina sebarang objek daripada atom siap sedia. Nanoteknologi mempunyai potensi untuk merevolusikan pertanian. Robot molekul akan dapat menghasilkan makanan, menggantikan tumbuhan dan haiwan pertanian. Sebagai contoh, secara teorinya mungkin untuk menghasilkan susu terus dari rumput, memintas pautan perantaraan - seekor lembu. Nanoteknologi juga boleh menstabilkan keadaan persekitaran. Jenis industri baharu tidak akan menghasilkan sisa yang meracuni planet ini. Prospek yang luar biasa juga dibuka dalam bidang teknologi maklumat. Nanorobots mampu menghidupkan impian penulis fiksyen sains tentang penjajahan planet lain - peranti ini akan dapat mencipta habitat yang diperlukan untuk kehidupan manusia di atasnya. Josh Wolfe, editor Laporan Nanoteknologi Forbes/Wolfe, menulis: "Dunia hanya akan dibina semula. Nanoteknologi akan menggegarkan segala-galanya di planet ini."
Sejarah nano ringkas
Ahli sejarah sains Richard D. Booker menyatakan bahawa sejarah nanoteknologi amat sukar untuk dicipta atas dua sebab - pertama, sifat "kabur" konsep ini sendiri. Sebagai contoh, nanoteknologi selalunya bukan "teknologi" dalam erti kata biasa. Kedua, manusia sentiasa mencuba untuk bereksperimen dengan nanoteknologi, tanpa mengetahuinya.
Charles P. Poole, pengarang buku "Introduction to Nanotechnology", memberikan contoh ilustrasi: Muzium British menempatkan apa yang dipanggil "Lycurgus Cup" (dinding cawan menggambarkan adegan dari kehidupan penggubal undang-undang Sparta yang hebat ini), dibuat oleh tukang Rom kuno - ia mengandungi zarah mikroskopik emas dan perak yang ditambahkan pada kaca. Di bawah pencahayaan yang berbeza, cawan berubah warna - daripada merah gelap kepada emas terang. Teknologi serupa digunakan untuk mencipta tingkap kaca berwarna di katedral Eropah zaman pertengahan.
Ahli falsafah Yunani Democritus boleh dianggap sebagai bapa nanoteknologi. Sekitar 400 B.C. Dia mula-mula menggunakan perkataan "atom", yang bermaksud "tidak boleh pecah" dalam bahasa Yunani, untuk menggambarkan zarah terkecil jirim. Pada tahun 1661, ahli kimia Ireland Robert Boule menerbitkan artikel di mana dia mengkritik dakwaan Aristotle bahawa segala-galanya di Bumi terdiri daripada empat unsur - air, tanah, api dan udara (asas falsafah alkimia, kimia dan fizik pada masa itu). Boyle berhujah bahawa segala-galanya terdiri daripada "korpuskel" - bahagian ultra-kecil yang, dalam kombinasi yang berbeza, membentuk pelbagai bahan dan objek. Selepas itu, idea Democritus dan Boyle diterima oleh komuniti saintifik.
Mungkin buat pertama kalinya dalam sejarah moden, satu kejayaan nanoteknologi dicapai oleh pencipta Amerika George Eastman (kemudian mengasaskan syarikat terkenal Kodak), yang menghasilkan filem fotografi (ini berlaku pada tahun 1883).
1905 Ahli fizik Switzerland Albert Einstein menerbitkan sebuah kertas di mana dia membuktikan bahawa saiz molekul gula adalah lebih kurang 1 nanometer.
1931 Ahli fizik Jerman Max Knoll dan Ernst Ruska mencipta mikroskop elektron, yang buat pertama kalinya memungkinkan untuk mengkaji objek nano.
1968 Alfred ChoAlfred Cho dan John ArthurJohn Arthur, pekerja bahagian saintifik syarikat Amerika Bell, membangunkan asas teori nanoteknologi dalam rawatan permukaan.
1974 Ahli fizik Jepun Norio Taniguchi memperkenalkan perkataan "teknologi nano" ke dalam peredaran saintifik, yang dicadangkannya untuk memanggil mekanisme kurang daripada satu mikron dalam saiz. Perkataan Yunani "nos" bermaksud "gnome" dan merujuk kepada berbilion bahagian keseluruhan.
1981 Ahli fizik Jerman Gerd Binnig dan Heinrich Rohrer mencipta mikroskop yang mampu menunjukkan atom individu.
1985 Ahli fizik Amerika Robert Curl, Harold KrotoHarold Kroto dan Richard SmalleyRichard Smalley telah mencipta teknologi yang memungkinkan untuk mengukur objek dengan diameter satu nanometer dengan tepat.
1986 Nanoteknologi mula dikenali kepada masyarakat umum. Pakar futuris Amerika Eric DrexlerEric Drexler menerbitkan sebuah buku di mana dia meramalkan bahawa teknologi nano akan mula aktif berkembang tidak lama lagi.
1989 Donald EiglerDonald Eigler, seorang pekerja IBM, meletakkan nama syarikatnya dengan atom xenon.
1993 Di Amerika Syarikat, Hadiah Feynman mula dianugerahkan, yang dinamakan sempena ahli fizik Richard P. Feynman, yang pada tahun 1959 memberikan ucapan kenabian di mana dia menyatakan bahawa banyak masalah saintifik akan diselesaikan hanya apabila saintis belajar bekerja di peringkat atom. Pada tahun 1965, Feynman telah dianugerahkan Hadiah Nobel untuk penyelidikannya dalam bidang elektrodinamik kuantum, kini salah satu bidang nanosains.
1998 Ahli fizik Belanda Seez Dekker mencipta transistor berdasarkan nanoteknologi.
1999 Ahli fizik Amerika James TourJames Tour dan Mark ReedMark Reed menentukan bahawa molekul individu boleh berkelakuan dengan cara yang sama seperti rantai molekul.
tahun 2000. Pentadbiran AS menyokong penciptaan Inisiatif Nanoteknologi Kebangsaan. Penyelidikan nanoteknologi telah menerima pembiayaan kerajaan. Kemudian $500 juta telah diperuntukkan daripada belanjawan persekutuan.
2001 - Mark A. Ratner, pengarang buku "Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea", percaya bahawa nanoteknologi menjadi sebahagian daripada kehidupan manusia pada tahun 2001. Kemudian dua peristiwa penting berlaku: majalah sains berpengaruh Sains yang dipanggil nanoteknologi "kejayaan tahun ini," dan majalah perniagaan berpengaruh Forbes memanggilnya "idea baru yang menjanjikan." Pada masa kini, ungkapan "revolusi industri baru" digunakan secara berkala berhubung dengan nanoteknologi.
The Phantom Menace
Sejarah tidak dapat dinafikan menunjukkan bahawa hampir semua ciptaan berguna dan perkembangan saintifik dan teknikal bukan sahaja menyumbang kepada pembangunan ekonomi, tetapi juga mendedahkan manusia kepada bahaya baru dan kadangkala sukar untuk diramalkan.
Pada tahun 2004, Credit Suisse First Boston menerbitkan laporan analisis mengenai masa depan nanoteknologi. Ia menyatakan bahawa nanoteknologi adalah "teknologi tujuan am" klasik. Teknologi tujuan umum lain—enjin wap, elektrik dan jalan kereta api—menjadi asas kepada revolusi perindustrian. Inovasi seperti ini biasanya bermula sebagai teknologi yang sangat kasar dengan kes penggunaan yang terhad, tetapi kemudian dengan cepat merebak ke bidang kehidupan yang lain. Ini memulakan "proses pemusnahan kreatif" (proses di mana teknologi atau produk baharu menyediakan peluang baharu dan penyelesaian yang lebih baik, menghasilkan penggantian lengkap teknologi atau produk terdahulu, kerana elektrik menggantikan wap, dan mel elektronik menggantikan telegraf) . Dalam masa terdekat, pemusnahan kreatif bukan sahaja akan berterusan, tetapi akan mempercepatkan, dan nanoteknologi akan menjadi terasnya. Kesimpulan: "Kebanyakan syarikat yang disenaraikan dalam Purata Perindustrian Dow Jones semasa mungkin tidak akan berada di sana dalam masa dua puluh tahun."
Eric Drexler Eric Drexler, pengasas dan ketua penyelidikan Foresight Institute, pengarang buku "Engines of Creation," menekankan bahawa hari ini pembeli produk perindustrian membayar untuk reka bentuk, bahan, buruh, kos pengeluaran, pengangkutan, penyimpanan dan jualannya organisasi. Jika kilang nano boleh menghasilkan rangkaian produk yang luas pada bila-bila masa dan di mana-mana sahaja, kebanyakan operasi ini akan menjadi tidak diperlukan. Oleh itu, tidak diketahui bagaimana pembuatan nano akan mempengaruhi harga dan kadar pengangguran. Fleksibiliti pembuatan nanoteknologi dan keupayaan untuk menghasilkan produk yang lebih baik secara radikal bermakna produk konvensional tidak akan dapat bersaing dengan produk kilang nano dalam banyak bidang. Jika teknologi nanofactory dimiliki atau dikawal oleh mana-mana satu organisasi, ia boleh membawa kepada "monopoli baru."
Pusat Nanoteknologi Bertanggungjawab meramalkan bahawa produk nanoteknologi akan menjadi sangat berharga mengikut piawaian hari ini. Monopoli akan membolehkan pemilik teknologi menetapkan harga yang tinggi untuk semua produk untuk mengaut keuntungan yang besar. Walau bagaimanapun, ini bermakna berjuta-juta orang yang memerlukan tidak akan mendapat akses kepada teknologi kos rendah yang penting. Dari masa ke masa, persaingan akan mengurangkan harga, tetapi pada awalnya monopoli mungkin. Lebih-lebih lagi, negara-negara "miskin" di dunia tidak mempunyai kapasiti untuk membiayai penyelidikan nano. Ia juga tidak mungkin bahawa pasaran komersial yang tidak terkawal untuk nanoteknologi akan dibenarkan wujud.
Terdapat aspek lain masalah. Pengganas dan penjenayah yang mendapat akses kepada nanoteknologi boleh menyebabkan kerosakan yang ketara kepada masyarakat. Senjata kimia dan biologi akan menjadi lebih berbahaya, dan lebih mudah untuk menyembunyikannya. Ia akan menjadi mungkin untuk mencipta jenis senjata baru untuk membunuh pada jarak jauh, yang akan menjadi sangat sukar untuk dikesan atau diteutralkan. Menangkap penjenayah selepas melakukan jenayah yang sama juga akan menjadi lebih sukar. Sebaliknya, negeri akan mendapat peluang baharu. Secara teorinya adalah mungkin untuk mencipta superkomputer yang sangat kecil dan murah yang boleh menjalankan program pengawasan penduduk yang tersembunyi dan berterusan. Sebilangan besar peranti pengawasan boleh dihasilkan pada kos yang agak sederhana. Dengan keupayaan untuk membina berbilion-bilion peranti kompleks dengan jumlah kos beberapa dolar, sebarang teknologi automatik yang boleh digunakan untuk satu orang boleh digunakan untuk semua orang. Sebarang senario kawalan fizikal atau psikologi menggunakan keupayaan melampau teknologi nano akan kelihatan fiksyen sains dan tidak masuk akal.
Perkara baharu dan perubahan dalam cara hidup biasa boleh membawa kepada longgarnya asas masyarakat. Sebagai contoh, peranti perubatan yang memungkinkan untuk mengubah suai struktur otak secara relatifnya atau merangsang bahagian otak tertentu untuk menghasilkan kesan yang meniru sebarang bentuk aktiviti mental boleh menjadi asas kepada "ketagihan nanoteknologi."
Nanoteknologi juga mempunyai masa depan ketenteraan yang cerah. Pada masa ini, penyelidikan ketenteraan di dunia dijalankan dalam enam bidang utama: teknologi untuk mencipta dan menentang "halimunan", sumber tenaga, sistem penyembuhan diri (contohnya, membolehkan anda membaiki permukaan kereta kebal atau pesawat yang rosak atau menukar secara automatik. warnanya), komunikasi, serta peranti untuk mengesan bahan kimia dan pencemaran biologi. Pada tahun 1995, David E. Jeremiah, bekas anggota Ketua Turus Bersama, menyatakan: "Teknologi nano mempunyai potensi untuk mengubah keseimbangan kuasa secara radikal, lebih daripada senjata nuklear."
Adalah mungkin untuk membayangkan peranti bersaiz serangga terkecil (kira-kira 200 mikron) yang mampu mencari orang yang tidak dilindungi dan menyuntik mereka dengan racun. Dos maut toksin botulinum ialah 100 nanogram, atau kira-kira 1/100 isipadu keseluruhan peranti. 50 bilion senjata sedemikian - cukup untuk membunuh setiap orang di Bumi - boleh disimpan dalam beg pakaian. Senjata api akan menjadi lebih kuat - dan peluru akan menjadi homing. Teknologi aeroangkasa mungkin lebih ringan dan lebih baik, dibuat dengan sedikit atau tiada logam, menjadikannya lebih sukar untuk dikesan oleh radar. Komputer terbina dalam akan membolehkan anda mengaktifkan sebarang jenis senjata pada jarak jauh, dan sumber tenaga yang lebih padat akan meningkatkan keupayaan robot tempur.
Penganalisis Tom McCarthy, pengarang artikel "Molecular Nanotechnology and the World System," berhujah bahawa nanoteknologi akan membantu mengurangkan tahap pengaruh ekonomi setiap negeri. Semasa operasi ketenteraan, tentera akan lebih suka memusnahkan orang daripada peralatan ketenteraan atau perusahaan perindustrian. Nanoteknologi akan memungkinkan untuk mengatur pengeluaran perindustrian walaupun di kawasan yang tidak mempunyai sumber mineral. Mereka akan menjadikan kumpulan kecil berdikari sepenuhnya, yang boleh menyumbang kepada keruntuhan negeri.
Penilaian risiko
Amerika Syarikat dan negara lain cuba menilai risiko menggunakan dan menambah baik nanoteknologi. Walau bagaimanapun, di Amerika Syarikat, pembiayaan untuk analisis potensi ancaman daripada penggunaan bahan nano masih sangat kecil.
Menurut anggaran oleh pakar dari Project on Emerging Nanotechnologies, jumlah mereka hanya $39 juta - iaitu, hanya 4% daripada semua peruntukan untuk nanoteknologi yang datang dari perbendaharaan persekutuan. Bilangan projek yang dana ini diperuntukkan juga agak sederhana - kira-kira 160.
Pada pendengaran Jawatankuasa Sains Dewan Perwakilan AS, wakil pergerakan alam sekitar dan syarikat perindustrian sebulat suara menyatakan bahawa kos untuk menjelaskan aspek alam sekitar dan perubatan penggunaan bahan nano sepatutnya berjumlah 10 hingga 20 peratus daripada semua perbelanjaan kerajaan untuk teknologi nano. .
Keadaan ini telah menyebabkan banyak amaran yang membimbangkan daripada pakar. Nanozarah mudah menembusi tubuh manusia dan haiwan melalui kulit, sistem pernafasan dan saluran gastrousus. Kini tidak syak lagi bahawa sesetengah objek nano boleh memberi kesan toksik pada sel-sel pelbagai tisu. Khususnya, nanotube karbon, yang dianggap sebagai salah satu bahan nano yang paling menjanjikan dalam masa terdekat, mempunyai kesan sedemikian.
Keadaan ini rumit oleh fakta bahawa banyak struktur nano dihasilkan dalam lebih daripada satu cara. Keadaan ini meningkatkan julat risiko yang mungkin dihadapi atau sedang dihadapi oleh pekerja dalam industri nanoteknologi. Sebaliknya, ia memberi alasan untuk menganggap bahawa secara luaran produk nano yang sama, yang dihasilkan menggunakan teknologi yang berbeza, akan mempunyai kesan yang berbeza terhadap manusia dan persekitaran mereka.
Pada Disember 2004, Majlis Dasar Sains Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS mewujudkan kumpulan kerja pakar yang bertanggungjawab menyediakan Kertas Putih mengenai bahaya nanoteknologi. Tepat setahun kemudian, versi draf dokumen ini diterbitkan.
Pengarang projek Kertas Putih bermula dengan definisi objek analisis mereka. Mereka mentakrifkan nanoteknologi sebagai "penyelidikan dan pembangunan pada peringkat atom, molekul dan makromolekul pada skala saiz dari satu hingga seratus nanometer penciptaan dan penggunaan struktur buatan, peranti dan sistem yang, disebabkan saiz ultra-kecilnya, mempunyai dengan ketara; sifat dan fungsi baharu; manipulasi jirim pada skala jarak atom". Takrifan ini cukup luas untuk merangkumi bukan sahaja bahan dan produk sedia ada, tetapi juga sistem yang akan muncul hanya dalam tempoh sepuluh hingga dua puluh tahun.
Walau bagaimanapun, setakat ini, maklumat tentang akibat pelepasan nanopartikel yang tidak terkawal ke alam sekitar masih agak terhad. Pengarang projek Kertas Putih menekankan keperluan untuk mengisi jurang maklumat ini secepat mungkin. Mereka menekankan bahawa kajian serius tentang kelakuan zarah nano dalam alam sekitar baru sahaja dimulakan. Sebagai contoh, diketahui bahawa zarah nano boleh terkumpul di udara, tanah dan air sisa, tetapi sains belum mempunyai data yang mencukupi untuk memodelkan proses sedemikian dengan tepat. Nanozarah boleh dimusnahkan oleh cahaya dan bahan kimia, serta melalui sentuhan dengan mikroorganisma, tetapi proses ini belum difahami dengan baik. Bahan nano, sebagai peraturan, menjalani transformasi kimia dengan lebih mudah daripada objek yang lebih besar dengan komposisi yang sama, dan oleh itu mampu membentuk sebatian kompleks dengan sifat yang tidak diketahui sebelumnya. Keadaan ini meningkatkan prospek teknologi objek nano dan pada masa yang sama memaksa kita untuk memberi perhatian khusus kepada risiko yang berkaitan dengannya.
Satu lagi kawasan yang sedikit dikaji adalah akibat sentuhan nanozarah dengan sel dan tisu hidup. Tidak dinafikan bahawa banyak bahan nano mempunyai kesan toksik. Sebagai contoh, penyedutan nanopartikel polistirena bukan sahaja menyebabkan keradangan tisu paru-paru, tetapi juga mencetuskan trombosis saluran darah. Terdapat bukti bahawa nanopartikel karbon boleh menyebabkan gangguan jantung dan menyekat aktiviti sistem imun. Eksperimen ke atas ikan akuarium dan anjing telah menunjukkan bahawa fullerene, molekul karbon sfera poliatomik merentasi beberapa nanometer, boleh memusnahkan tisu otak. Penembusan nanopartikel ke dalam biosfera penuh dengan banyak akibat, yang belum dapat diramalkan kerana kekurangan maklumat.
Penulis Kertas Putih amat mengesyorkan mempercepatkan penyelidikan berskala besar yang bertujuan untuk menjelaskan bahaya dan risiko yang berkaitan dengan pencemaran nanozarah alam sekitar. Khususnya, adalah perlu untuk mengetahui bagaimana cara biodegradasi nanozarah berlaku dan bagaimana ia mempengaruhi rantai ekologi dalam alam semula jadi.
Clarence Davis membuat kesimpulan yang sama. Clarens Davies, rakan penyelidik di Woodrow Wilson Center, pengarang laporan "Mengurus Kesan Nanoteknologi." Beliau menyatakan bahawa nanoteknologi adalah "realiti baru" yang belum lagi mematuhi peraturan kerajaan. Amat sukar untuk menggunakan undang-undang sedia ada untuk tujuan ini. Oleh itu, adalah penting untuk mewujudkan undang-undang yang pada asasnya baru, mekanisme baru dan institusi kawal selia (termasuk yang antarabangsa) - jika tidak jin boleh melarikan diri dari botol dan akibatnya mungkin yang paling tidak menyenangkan.
Komuniti saintifik dan pakar baru-baru ini mula menyedari bahaya dan risiko pembangunan industri nano dan produk nano yang tidak terkawal disebabkan oleh ketoksikan bahan nano kepada sistem hidup dan penyelidikan yang tidak mencukupi mengenai isu ini. Dan selanjutnya akan ada transformasi radikal pengeluaran moden, semua bidang kehidupan manusia di bawah pengaruh nanoteknologi.
Walau bagaimanapun, prospek ini akan kekal tidak direalisasikan tanpa kawalan berkesan ke atas akibat negatif penggunaan teknologi nano. Atau sebaliknya, perubahan akan menjadi ketara, tetapi ia akan dikuasai oleh akibat berbahaya yang nyata.
Ia boleh dikatakan lebih kuat: keberkesanan sistem keselamatan menentukan sama ada manusia akan bertahan pada abad ke-21. Masalah ini semakin mendahului bahaya yang berkaitan dengan keganasan dan penggunaan senjata pemusnah besar-besaran.
Sudah tentu, masalah keselamatan nanoteknologi mempunyai ciri khususnya sendiri, terutamanya berkaitan dengan fakta bahawa bahan nano akan diterima umum dan menembusi ke dalam kehidupan seharian, perubatan, sukan, peralatan awam dan tentera, pakaian, kasut, makanan, dll. Teknologi ini adalah antara disiplin dan intersectoral dan oleh itu kita boleh mengharapkan kejayaan dan risiko daripadanya dalam semua bidang aktiviti manusia. Walau bagaimanapun, dengan semua ini, pengalaman positif dan negatif yang terkumpul oleh manusia pada abad ke-20 apabila menggunakan atom yang aman dan tidak aman, metodologi yang dibangunkan dalam industri ini boleh dipindahkan, sudah tentu, bukan secara mekanikal, kepada perlindungan manusia dan alam semula jadi. daripada nanoteknologi.
Ini bermakna bahawa dari awal lagi penilaian keselamatan harus dibuat untuk keseluruhan kitaran, untuk mana-mana nanoteknologi dan bahan nano yang diamalkan: pada peringkat percubaan, keselamatan pembangunan perintis, pengeluaran perindustrian, dalam semua bidang penggunaan, keselamatan dalam potensi. kemalangan, apabila teknologi dihentikan, semasa penyimpanan dan pengebumian sisa yang mengandungi bahan nano. Kami menyebut satu bahaya yang berlebihan, mengancam dan tidak dikenali dalam bab lain buku itu, membincangkan pertikaian antara perintis nanoteknologi Eric Drexler dan Robert Smalley. Kita bercakap tentang penghimpun robotik molekul yang membiak sendiri, "mendarab" menjadi tidak terkawal. Mereka mampu meneruskan kerja pemasangan sendiri yang tidak berkesudahan daripada bahan mentah alam sekitar dalam mod autonomi dengan bekalan tenaga yang mencukupi, membina semula, memproses sebarang persekitaran yang datang ke dalam populasi pemasang baharu atau, seperti E. Drexler secara kiasan berkata, ke dalam kotoran "kelabu". Secara teorinya, proses ini, i.e. pertumbuhan eksponen, boleh berterusan sehingga tenaga dan bahan yang ada habis. Prospek yang ceria! Tetapi ini hanya teori buat masa ini.
E. Drexler bukan sahaja membincangkan kemungkinan ini secara terperinci dan mencadangkan, secara umum, untuk mentakrifkan langkah berjaga-jaga yang perlu dilakukan oleh semua negara yang terlibat dalam pembangunan nanoteknologi secara sukarela.
Jenis bahaya yang lebih tradisional melibatkan sifat kimia zarah nano yang boleh berinteraksi dengan sistem hidupan. Seperti dalam kes sinaran mengion, nanopartikel dalam sel membentuk zarah superaktif - radikal yang berbeza sifat, agen pengoksidaan kuat (peroksida, oksigen singlet) yang boleh mengganggu proses penting sel, menjejaskan DNA, RNA dan objek biologi lain. sel.
Dosimetri nanopartikel dalam organisma hidup adalah sangat penting, yang memerlukan instrumen ketepatan khas dan teknik khas. Oleh kerana manifestasi sifat khusus, termasuk toksikologi, oleh nanozarah dikaitkan dengan nisbah permukaan kepada isipadu atau jisim yang sangat tinggi, nilai S/V ini sering diambil sebagai ukuran fizikal kesan potensi ke atas sistem hidup. Dan, sudah tentu, struktur kimia, geometri zarah, dan taburan saiznya adalah sangat penting.
1. Pemindahan zarah nano (NPs) dalam badan manusia dan persekitaran (ES).
Sumber NP memasuki OS.
Nanozarah di alam sekitar bukanlah fenomena baru. Sehingga kini, sebagai tambahan kepada sumber semula jadi zarah nano, terdapat banyak sumber pencemaran antropogenik alam sekitar yang tidak disengajakan. Dengan permulaan era nanoteknologi, sejumlah sumber objek nano yang dicipta dengan sengaja memasuki pelbagai persekitaran semula jadi ditambah kepada mereka.
2. Laluan kemasukan zarah nano ke dalam badan manusia.
Kemasukan objek nano ke dalam tubuh manusia tidak berbeza daripada kemasukan bahan cemar lain dan berlaku:
- - melalui saluran pernafasan (tekstil rumah);
- - dengan air dan makanan melalui saluran usus;
- - melalui kulit (pakaian, seluar dalam) dan membran mukus;
- - daripada permukaan yang tercemar.
Pada masa yang sama, objek nano boleh memasuki tubuh manusia bukan sebagai pencemaran, tetapi atas sebab lain:
- - apabila menggunakan nanomedicines, nanokosmetik, nanotekstil;
- - dengan sentuhan berterusan dengan objek dan bahan isi rumah yang mengandungi objek nano dan zarah nano.
Beberapa kajian yang tidak sistematik mengenai pengaruh objek nano pada haiwan dan manusia masih membolehkan kita membuat kesimpulan berikut, yang mesti diambil kira:
- - pengambilan satu kali objek nano ke dalam badan haiwan menyebabkan perubahan yang tidak diingini, keamatannya bergantung pada kepekatan objek nano;
- - objek nano cenderung terkumpul di dalam organ dan tisu (sumsum tulang, sel saraf sistem saraf pusat dan periferi, nodus limfa, otak, paru-paru, hati, buah pinggang).
Objek nano menembusi dalam sel hidup, mengatasi halangan blok. Dengan berbuat demikian, mereka boleh:
- - mempengaruhi komponen sel hidup, mengganggunya terutamanya disebabkan oleh penjanaan zarah aktif (radikal, pelbagai bentuk oksigen, peroksida);
- - menembusi ke dalam metachondria dan menyekat fungsi aktif mereka;
- - menyebabkan kerosakan DNA, menyekat aktiviti ribosom.
Keseriusan masalah bahaya penggunaan nanoteknologi baru-baru ini telah disedari oleh ramai saintis dan tokoh masyarakat di seluruh dunia. Sejak 2006, jurnal khas Nanotoxicology mula diterbitkan; Masalah ini sedang ditangani oleh Institut Kesihatan Kebangsaan AS, Agensi Perlindungan Alam Sekitar EPA, Institut Kanser Kebangsaan NCI dan lain-lain. Di Rusia, industri nano itu sendiri masih sangat lemah dan, oleh itu, kawalan yang betul dan sistematik terhadap masalah ini tidak wujud. Pada masa yang sama, kami menerima banyak produk nano dari luar negara (farmaseutikal, makanan, tekstil, kosmetik, dll.) bernilai berpuluh bilion DS, yang tidak menjalani sebarang pensijilan khas. Perkhidmatan kawalan bebas khas diperlukan, dilengkapi dengan peralatan moden dan beroperasi dalam rangka perundangan khas dan di bawah kawalan awam yang berterusan.
Diterbitkan oleh USEPA, EVSCENIHR dan NRG, serta International Risk Governance Council (JRGC) pada 2006-2007. laporan menyerlahkan kekurangan data eksperimen tentang potensi risiko dalam nanoteknologi dan nanomedicine.
Sehingga kini, kajian hanya dijalankan ke atas haiwan, yang tujuannya adalah untuk mengenal pasti prinsip operasi objek nano.
Masalah nanotoksisiti mungkin diburukkan lagi oleh fakta bahawa ketoksikan nanoobjek bukanlah peralihan mudah daripada ketoksikan bahan pukal struktur kimia yang sama kepada skala nano. Kami mengulangi bahawa nanopartikel dengan sifatnya mempamerkan sifat fizikokimia yang berbeza, bukan sahaja bergantung pada saiznya, tetapi juga pada pelekat, pemangkin, optik, elektrik, sifat mekanikal kuantum, yang bergantung bukan sahaja pada saiz nanopartikel, tetapi juga pada geometrinya, pengedaran saiz dan susunan organisasi mereka dalam objek nano.
Selain itu, bahan kimia yang tidak menunjukkan ketoksikan dalam bentuk biasa bukan nanos boleh menunjukkan ketoksikan dalam bentuk nanozarah. Contoh tipikal. Karbon lengai dalam bentuk biasa mempamerkan ketoksikan dalam bentuk fullerene, tiub nano karbon. Metamorfosis serupa berlaku dengan oksida logam (titanium).
- - ketoksikan bergantung kepada kepekatan nanozarah dalam badan dan kawasan permukaannya;
- - ketoksikan bergantung kepada bentuk fizikokimia nanozarah;
- - ketoksikan bergantung kepada sistem nano di mana zarah nano dimasukkan;
- - ketoksikan nanozarah lebih tinggi daripada mikrozarah;
- - zarah nano berbahaya kepada haiwan dan tumbuhan;
- - hampir tiada data tentang kesan zarah nano dan objek nano ke atas manusia dan ke atas ekosistem secara keseluruhan, atau ke atas populasi sebagai sebahagian daripada ekosistem.
Pada masa ini, 2000 bahan nano asli dihasilkan di dunia. Sepanjang 10 tahun penggunaannya, tidak ada satu jenis pun yang telah dikaji sepenuhnya untuk keselamatan.
Jadual 1. Bahaya nanoteknologi dan cara mengatasinya
|
bahaya |
Penyelesaian |
||
|
khusus |
|||
|
Penggunaan peranti nano |
Cuma takut: peranti nano pertama tidak akan muncul sebelum 2015-2020 |
Menjalankan kerja jangkauan dan mempopularkan nanoteknologi yang berkaitan |
|
|
Ketoksikan nano |
Laporan kesan berbahaya objek nano, kekurangan data percubaan |
Mengenai mekanisme nanotoksisiti |
|
|
Kesan objek nano pada DNA dan proses genomik |
Laporan mengenai kesan objek nano pada DNA, kekurangan data eksperimen |
Menjalankan kajian eksperimen tambahan, membentuk idea teori |
|
|
Penembusan H2O ke dalam sel dan organ tisu |
Laporan resapan H2O melalui biomembran, kekurangan data eksperimen |
Menjalankan kajian eksperimen tambahan, membentuk idea teori |
|
|
tidak spesifik |
|||
|
Baru dan luar biasa |
Cuma takut |
Menjalankan kerja jangkauan mengenai nanoteknologi |
|
|
Kehilangan wang untuk faedah yang tidak diketahui |
Kurang kerja pada analisis faedah-mudarat |
Organisasi penyelidikan mengenai nisbah faedah-mudarat penggunaan teknologi nano |
|
|
Kekurangan kerja pada analisis dan penilaian risiko nanoteknologi |
Organisasi penyelidikan mengenai analisis dan penilaian risiko nanoteknologi |
||
|
Tidak selamat, menyalahi undang-undang |
Kekurangan rangka kerja perundangan dan kawal selia |
Pembangunan dokumen perundangan dan kawal selia yang mengawal selia pengeluaran dan peredaran nanoteknologi |
Selain keselamatan, masalah moral dan etika timbul daripada penggunaan nanoteknologi, terutamanya untuk perubatan, kosmetik, peralatan rumah, pakaian, tekstil rumah, peralatan ketenteraan, dll.
Masyarakat mesti mempunyai maklumat yang lengkap, objektif dan jelas tentang kelebihan dan keburukan nanoteknologi dan mengambil bahagian dalam menyelesaikan isu strategik yang diwakili oleh komuniti pakar dan organisasi awam.
Perlu diakui bahawa di seluruh dunia, penyelidikan tentang keselamatan nanoteknologi jauh ketinggalan di belakang pembangunan dan pengkomersilannya. Dan kos untuk mengenal pasti akibat etika, undang-undang dan sosial daripada memperkenalkan nanoteknologi tertinggal jauh di belakang penyelidikan tentang kesan terhadap kesihatan manusia dan alam sekitar.
Keadaan ini perlu diubah dengan segera di peringkat planet jika kita tidak mahu merosakkan tamadun bersama kita; perubahan melalui perundangan di peringkat antarabangsa dan persekutuan.
Semasa persidangan khusus untuk masalah biokeselamatan nanoteknologi, saintis mencadangkan kerajaan menerima pakai peraturan tertentu untuk mengawal produk industri nano.
Kerajaan di banyak negara pada masa kini menganjurkan persidangan khas dan memperuntukkan sejumlah besar wang untuk mengkaji kesan nanoteknologi terhadap alam sekitar.
Salah satu soalan yang ditanya oleh saintis dan orang biasa, terutamanya penduduk bandar mega, adalah udara yang kita sedut. Bukan rahsia lagi bahawa kehadiran sejumlah besar penyakit, bronkitis kronik dan asma, termasuk kes kongenital penyakit ini, dijelaskan oleh pelepasan toksik dan tercemar ke atmosfera dari perusahaan perindustrian dan peranti rumah.
Dalam hal ini, saintis sedang menjalankan penyelidikan tentang kelakuan zarah nano di atmosfera dan akibat penyedutannya oleh manusia. Hasil daripada eksperimen pada tikus makmal, sensitiviti tinggi sel epitelium sistem pernafasan kepada nanopartikel telah didedahkan, yang terkumpul dalam saluran hidung haiwan eksperimen, menyebabkan rhinitis dan penyakit lain yang lebih teruk.
Masalah kesan bahan nano terhadap alam sekitar tidak kurang menarik perhatian. Oleh itu, satu kajian telah dijalankan mengenai risiko alam sekitar lima jenis bahan nano utama, termasuk tiub nano, titik kuantum dan bola bucky. Penyelidik telah mengenal pasti pelbagai jenis risiko pencemaran untuk operasi proses yang berbeza, termasuk pengeluaran ubat dan penapisan minyak. Berdasarkan data yang diperoleh, profesor alam sekitar menyimpulkan dalam artikel bahawa penciptaan bahan nano menimbulkan risiko kurang daripada proses industri semasa.
Nanozarah yang memasuki tanah tidak akan menyebabkan sebarang bahaya yang ketara kepada ekosistem. Beberapa eksperimen telah dijalankan di mana fullerene diletakkan dalam pelbagai jenis tanah dan kemudian tingkah laku dan kesannya terhadap mikroorganisma dan mineral telah dikaji. Fullerene ialah polyhedra sfera bingkai yang terdiri daripada pentagon biasa dan heksagon dengan atom karbon di bucu. Perubahan ketara boleh membawa maut kepada unsur rantai makanan tumbuhan. Walau bagaimanapun, hasil pemerhatian menunjukkan bahawa ia tidak menghasilkan sebarang dinamik negatif: mikroorganisma hidup dan sihat, keseimbangan bahan tidak terjejas.
Nanoteknologi, sudah tentu, menyumbang kepada kemajuan teknikal manusia - saintis kerap melaporkan kejayaan baharu yang boleh mengubah kehidupan manusia dan kehidupan seharian menjadi lebih baik. Nanozarah yang dibangunkan menggunakan nanoteknologi boleh membantu merawat kanser Walau bagaimanapun, sesetengah nanopartikel, sebaliknya, boleh menyebabkan kanser dalam tubuh manusia. Nanopartikel titanium dioksida (TiO2), kini ditemui dalam banyak makanan, terkumpul di dalam badan dan membawa kepada kerosakan genetik sistemik. Nanopartikel titanium dioksida (TiO2) menyebabkan pecahan DNA untai tunggal dan berganda dan juga membawa kepada kerosakan kromosom.
Sebaik sahaja nanopartikel titanium memasuki badan, ia terkumpul dalam pelbagai organ, kerana badan tidak mempunyai mekanisme untuk penyingkirannya. Oleh kerana saiznya yang kecil, mereka mudah menembusi sel dan mula menjejaskan unsur-unsurnya.
Skala penggunaan nanopartikel dalam pengeluaran kosmetik semakin meningkat setiap tahun, dan, menurut pengeluar, tidak ada yang salah dengan ini. Sesetengah ahli alam sekitar mengambil kedudukan yang berbeza. Penggunaan nanopartikel dalam kosmetik tidak kurang berbahaya daripada aditif arsenik dan plumbum, percaya wakil Australia dari organisasi alam sekitar antarabangsa Friends of the Earth. Dalam semua kumpulan ujian produk yang dipilih secara rawak, para penyelidik menemui nanopartikel.
Nanoteknologi digunakan dalam kosmetik dengan lebih meluas daripada yang dipercayai pengguna. Selain mengandungi nanopartikel, tujuh puluh peratus daripada produk yang diuji mengandungi bahan penambah kimia yang memudahkan partikel nano menembusi kulit ke dalam aliran darah. Banyak pengeluar dan jenama kosmetik terkenal tidak terlepas daripada tuduhan. Nanozarah ditemui dalam produk Klinik, Lacom, L'Oreal, Max Factor, Revlon, Yves Saint Laurent, walaupun pada hakikatnya ia tidak disenaraikan dalam komposisi Tetapi pengeluar kosmetik Christian Dior bukan sahaja termasuk nanopartikel dalam komposisi produk, tetapi juga menunjukkannya dalam senarai ramuan.
Hasil kajian jelas menunjukkan bahaya kosmetik baru. Pada tahun 2009, Kesatuan Eropah memperkenalkan undang-undang yang memerlukan semua pelindung matahari yang mengandungi bahan nano dan zarah nano menjalani ujian menjelang 2012.
Kes ini bukan kali pertama ahli alam sekitar dan saintis membangkitkan isu bahaya yang mungkin ditimbulkan oleh nanoteknologi moden. Khususnya, sesetengah saintis percaya bahawa kemunculan zarah nano di atmosfera pada skala industri boleh mengubah iklim Bumi, dan juga memberi amaran tentang bahaya memakan makanan yang dicipta menggunakan teknologi nano.
Para saintis Amerika telah menemui sejumlah besar nanopartikel dalam atmosfera Bumi, yang terus meningkat. Pada pendapat mereka, nanopartikel, yang memantulkan sinaran matahari, boleh mengubah iklim di planet ini secara serius, menyebabkan satu lagi Zaman Ais.
Menurut pemerhatian terkini saintis Amerika, atmosfera planet kita sudah mengandungi sejumlah besar nanopartikel yang tidak dapat dilihat oleh mata, tetapi boleh mempengaruhi proses cuaca.
Bilangan nanopartikel semakin meningkat di bahagian yang berlainan di dunia, tetapi mengapa ini berlaku masih menjadi misteri. Para saintis telah mengkaji persoalan bagaimana nanopartikel terbentuk dan bagaimana bilangannya meningkat apabila ia berinteraksi dengan pelbagai wap organik.
Walau bagaimanapun, mereka dapat mengetahui bahawa beberapa jenis bahan organik tumbuh dengan cepat di atmosfera. Apabila mereka berkumpul dalam kuantiti yang banyak, ia memantulkan cahaya matahari kembali ke angkasa - sejenis kesan rumah hijau terbalik. Selain itu, saintis mencatatkan, penyebaran nanopartikel di udara boleh memburukkan lagi penyakit seperti asma, emfisema dan penyakit paru-paru lain.