У світі спостерігається бум вкладень у наногалузі. Більшість інвестицій у нанорозробки припадає на США, ЄС, Японію та Китай. Кількість наукових публікацій, патентів та журналів безперервно зростає. Існують прогнози створення вже до 2015 року товарів та послуг на $1трлн, включаючи освіту до 2 млн. робочих місць.
У Росії Міністерство освіти і науки створило Міжвідомчу науково-технічну раду з проблеми нанотехнологій та наноматеріалів, діяльність якої спрямована на збереження технологічного паритету в майбутньому світі. Для розвитку нанотехнологій загалом і наномедицини, зокрема, готується прийняття Федеральної цільової програми щодо їх розвитку. Ця програма включатиме підготовку цілої низки фахівців у тривалій перспективі.
Описані у другому розділі реферату успіхи наномедицини стануть доступні за оцінками лише через 40-50 років. Однак ціла низка останніх відкриттів, розробок та інвестицій у наногалузі призвела до того, що все більше аналітиків зрушують цю дату на 10-15 років у бік зменшення, і можливо це ще не межа.
За допомогою досягнень нанотехнології в цілому, і наномедицини зокрема, стане можливою імплантація наноустроїв у людський мозок, багаторазово збільшуючи знання людини та швидкість її мислення. Ці прогнози, включаючи потенціал досягнення особистого безсмертя, стали одним з головних факторів появи нової філософської течії - трансгуманізму, згідно з яким людський вигляд є не вінцем еволюції, а проміжною ланкою. Цього виду ще тільки чекає радикальне посилення своїх інтелектуальних та фізичних можливостей.
Звичайно ж, «об руку» з досягненнями йдуть і проблеми – наприклад, біосумісність наноматеріалів та те, що мало вивчаються, можливі шкідливі для здоров'я людини наслідки впровадження в організм наночастинок та мікропристроїв. Наукових досліджень, присвячених ризикам нанотехнологій, публікується незрівнянно менше, ніж робіт, які стверджують їхню перевагу та необхідність.
Наномедицина та нанотехнологія взагалі є новими областями, і існує кілька експериментальних даних про їх несприятливі ефекти. Нестача знань про те, як наночастки вбудовуватимуться в біохімічні процеси в людському тілі, завдає особливого занепокоєння. У недавній статті в Медичному Журналі Австралії говориться, що правила безпеки для нанопрепаратів можуть вимагати унікальних методів оцінки ризику, враховуючи новизну та різноманітність продуктів, високу рухливість і реакційну здатність проектованих наночастинок, і що їх впровадження в практику викличе розмивання діагностичних і терапевтичних класифікацій. та «лікувальний пристрій». В даний час деякі вчені говорять про ще більш глобальні проблеми наномедицини, ставлячи під питання її існування як реальної науки, серед них - один із світових провідних експертів у нанотоксикології - Гюнтер Обердостер, професор токсикології у відділі екологічної медицини в Університеті Рочестера. «Багато в чому обіцянки наномедицини – це пускання пилу в очі. Справді, багато речей виглядають дуже багатообіцяючими, але досі проводилися лише дослідження на тваринах, щоб показати принцип роботи»,-каже Обердостер.
Окрім очевидних потенційних ризиків для пацієнтів є інші токсикологічні ризики, пов'язані з наномедициною. Існують ще й проблеми щодо утилізації нановідходів та забруднення навколишнього середовища внаслідок виробництва наномедичних препаратів та матеріалів. «Ці потенційні ризики мають бути також ретельно оцінені, – каже Обердостер. – Досі цього не зроблено».
Російські вчені виявили, що в середовищі проживання людини безліч біологічно активних наночастинок, які потрапляють в організм людини без лікарського контролю і впливають на організм людини далеко не найкращим чином. Наприклад, вдихання наночастинок полістиролу не тільки викликає запалення легеневої тканини, а й провокує тромбоз кровоносних судин. Є відомості, що вуглецеві наночастки можуть викликати розлади серцевої діяльності та пригнічувати активність імунної системи. Досліди на акваріумних рибах і собаках показали, що фулерени, багатоатомні кулясті молекули вуглецю діаметром у кілька нанометрів, можуть руйнувати тканини мозку. Проникнення наночастинок у біосферу загрожує багатьма наслідками, прогнозувати які поки що неможливо через брак інформації.
Багато хто вважає, що розвиток наномедицини призведе до низки соціальних проблем. Ерік Дрекслер - класик у галузі нанотехнологічних розробок та передбачень, зазначив, що створення технології виробництва реплікаторів може, наприклад, сприяти деспотичним формам правління (організація стеження за населенням, контроль тіла та свідомості людини).
Може посилитись соціальна нерівність, особливо на перших стадіях впровадження досягнень нанотехнології в медицину, коли вартість нових ліків та методів буде ще досить високою. Внаслідок цього посиляться деякі моральні проблеми, які вже існують у сучасній медицині.
Значне збільшення тривалості життя викличе необхідність перегляду пенсійного законодавства та посилить проблему перенаселення землі.
Основну проблему нашої країни становить перехід від наукових лабораторних досліджень до економічно вигідному промисловому виробництву. У той час як у світовій практиці вкладення в нанотехнологію є найприбутковішими, у Росії поки що мало приватних компаній та осіб вирішуються інвестувати кошти в нанотехнологію.
Широко обговорюється ще одна проблема, яку Дрекслер назвав проблемою сірого слизу. Йдеться про можливу втрату контролю над наночастинками, які почнуть при цьому невпинно розмножуватися. Проте вчені вважають, що вирішення цієї проблеми не є таким складним, особливо в порівнянні з основною проблемою створення цих частинок.
Нанотехнологія принципово змінить життя людства, створить кожному за людини нові перспективи у сфері побутових зручностей, а й у сфері здоров'я. Позитивний вплив нанотехнологій на всі сфери людської життєдіяльності, безперечно, переважає ті небезпеки, які супроводжують її конкретні програми і які потребують конкретних пересторог.
Нанотехнологія – це наукові та технічні досягнення. Поява цієї науки знаменує собою принципові зміни у пізнанні світу та у взаємодії різних наукових дисциплін та різних галузей промисловості. Нанотехнологія – міждисциплінарний напрямок розвитку науки та техніки. Вона поєднує фізику, хімію, біологію, інформатику, і, безсумнівно, в галузі нанотехнології належить зробити ще багато великих відкриттів, здатних змінити світ.
Висновок
Можна зробити висновок про те, що нанотехнології поступово займають все більш важливе місце у нашому житті. Впровадження нанотехнологій у наше життя зможе значно полегшити її, а розвиток нанотехнології в галузі медицини допоможе боротися з найстрашнішими хворобами людства, наприклад, з онкологічними захворюваннями. У далекому майбутньому розвиток наномедицини може призвести навіть до безсмертя. Області застосування нанотехнологій численні. А діапазон застосування цих технологій збільшується з кожним днем і обіцяє ще багато цікавого.
При цьому багато хто чекає від нанотехнологій чергового «промислового перевороту», який свого часу виробили мікро- або комп'ютерні технології. Так, вони здатні вирішити деякі наші гостро наболілі проблеми, але занадто багато поки що неясно щодо нанотехнологій. Все ще не до кінця зрозуміло, наскільки нешкідливими є наноматеріали для людини і які від них можуть бути побічні ефекти – простіше кажучи, які обмеження існують для їх застосування. Потрібно ще багато часу для вдосконалення існуючих технологій до того рівня, щоб можна було говорити про технічну революцію.
Ми можемо з упевненістю говорити, що нанотехнологія – наука майбутнього.
Список литературы.
1. Розумовська І.В. Нанотехнологія: Навч. Посібник. Елективний Курс М: Дрофа, 2009.
2. Сайт про нанотехнології Nanotechnology News Network /// посилання дійсне на 18.04.2011
3. Інтернет-журнал «Комерційна нанотехнологія» /// посилання дійсне на 18.04.2011
4. Російський електронний наножурнал «Російські нанотехнології» /// посилання дійсне на 18.04.2011
5. Науково-інформаційний портал з нанотехнологій/nanotechnologies/посилання дійсне на 18.04.2011
6. Федеральний інтернет-портал «Нанотехнології та наноматеріали» /// посилання дійсне на 18.04.2011
7. Перспективи розвитку нанотехнологій у Росії ///files/journalsf/item/20061107123532.pdf посилання дійсне на 18.04.2011
8. Енциклопедія культур Déjà vu ///main.htmlпосилання дійсне на 18.04.2011
9. Веб-журнал Futura // / home.php3 посилання дійсне на 18.04.2011
10. R. P. Feynman, "There's Plenty of Room at the Bottom," Engineering and Science (California Institute of Technology), February 1960, pp.22-36. Текст лекції доступний в Інтернеті на сторінці http://nano .xerox.com/nanotech/feynman.html. Російський переклад опубліковано в журналі "Хімія і життя", № 12, 2002, стор 21-26.
12. Ю. Д. Семчиков. "Дендрімери – новий клас полімерів". Соросовський Освітній Журнал. 1998. № 12, стор 45-51.
13. Robert A. Freitas Jr., "Exploratory Design in Medical Nanotechnology: A Mechanical Artificial Red Cell", Arti-ficial Cells, Blood Substitutes, and Immobil. Biotech. 26 (1998): 411-430.
14. "Магія мікрочіпів". "У світі науки", листопад, 2002, стор 6-15.
15. Сканувальна зондова мікроскопія біополімерів. За ред. І. В. Ямінського. М., "Науковий світ", 2007.
17. Isaac Asimov, "Is Anyone There?" Ace Books, New York, 1967.
18. Robert C.W. Ettinger, The Prospect of Immortality, Doubleday, NY, 1964. Російський переклад: Роберт Еттінгер. Перспективи безсмертя. М., "Науковий світ", 2003
19. Robert A. Freitas Jr., Nanomedicine. Vol. 1: Basic Capabilities". Landes Bioscience, Austin, Tx, 2009. Готується до видання російський переклад.
20. Р. Ф. Фейнман, "Ви, звичайно, жартуєте, містер Фейнман?", Вид. "Регулярна та хаотична динаміка", 2001 р.
21. A. MacKinnon, "Quantum gears: пряма механічна система в quantum regime", Nanotechnology 13 (Oc-tober, 2002) 678-681. Текст доступний в Інтернеті на сторінці http://arxiv.org/abs/cond-mat/0205647.
22. "Квантові обчислення: за та проти" (збірка). Іжевськ, 1999.
23. С. D Howe. Nanotechnology: Slow Revolution. Forrester Research Corporation, August 2002, Cambridge, Maryland, USA, 21 p.
24. C.Б. Нестерів. Нанотехнології. Сучасний стан та перспективи. "Нові інформаційні технології". Тези доповідей XII Міжнародної студентської школи-семінару-М.: МДІЕМ, 2004, 421 с., С.21-22.
25. І.В. Артюхов, В.М. Кеменов, С.Б. Нестерів. Біомедичні технології. Огляд стану та напрямки роботи. Матеріали 9-ї науково-технічної конференції "Вакуумна наука та техніка"-М.: МІЕМ, 2002, с. 244-247
26. І.В. Артюхов, В.М. Кеменов, С.Б. Нестерів. Нанотехнології, біологія та медицина. Матеріали 9-ї науково-технічної конференції "Вакуумна наука та техніка"-М.: МІЕМ, 2002, с. 248-253
27. http://refdb.ru/look/1075853.html
28. http://www.gradusnik.ru/ukr/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
Рослини є більш уразливими для токсичних наночастинок, якщо їх "батьки" вирощувалися в забрудненому ґрунті, згідно з новим дослідженням, опублікованим у NanoImpact. Результати наголошують на важливості вдосконалення та розширення досліджень про вплив наноматеріалів на рослини.
В іншій роботі, опублікованій у NanoImpact, вчені попереджають, що наші знання про ризики для сільського господарства, пов'язані з використанням нанотехнологій та впливом наноматеріалів на рослини, зокрема на продовольчі культури, не є достатніми і настав час переосмислити їх.
Промисловість нанотехнологій продовжує зростати швидкими темпами. Вона заснована на використанні найдрібніших частинок розміром в одну мільярдну частку метра для найрізноманітніших технологічних застосувань - від сонцезахисного крему до батарей.
Наночастинки використовуються у тисячах комерційних продуктів, і тому неможливо зупинити їхнє накопичення у навколишньому середовищі. Тим не менш, на відміну від багатьох інших матеріалів, вони можуть бути дуже хімічно активними і надавати унікальний вплив на здоров'я та безпеку людей та навколишнього середовища.
Одним із важливих кінцевих пунктів для наночастинок є сільськогосподарські ґрунти. Наночастинки переносяться у ґрунт через зрошення та внесення добрив із очисних споруд. Через це зернові культури можуть бути схильні до підвищеного впливу наночастинок у ґрунті, в якому вони ростуть.
Більше того, нанотехнології потенційно можуть революціонізувати сільське господарство так само як медицину та комунікації, тому дослідникам необхідно зрозуміти, як вони впливають не тільки на рослини, які вирощують на даний момент, а й на майбутні покоління культур.
"Нам необхідно дослідити вплив наночастинок на зростання рослин в даний час", - сказав д-р Джейсон С. Уайт з дослідної станції сільського господарства в Коннектикуті, США, який є одним із вчених, які закликають до проведення додаткових досліджень. - "Будь-яка технологія має як ризики, так і вигоди, і навіть у тих випадках, коли користь може бути величезною, ризики повинні бути ретельно вивчені. Необхідні додаткові дослідження впливу наночастинок на кілька поколінь рослин."
Д-р Ма з Texas A&M University разом з іншими дослідниками вивчали вплив наночастинок оксиду церію на здоров'я рослин та їх врожайність на трьох поколіннях рослин – вперше було зроблено таке всеосяжне дослідження. Вони вирощували три покоління рослин Brassica rapaу ґрунті, забрудненому оксидом церію, і досліджували вплив наночастинок на ріст та розмноження рослин. Їхні результати показали, що така дія знизила якість насіння та постраждали наступні покоління рослин, зменшилася врожайність. Наступні покоління також демонстрували більше ознак стресу, ніж їхні "батьки" в тих самих умовах вирощування.
"Наше дослідження значно розширило горизонти вивчення взаємодій рослин з наночастинками та впливу наночасток на сільськогосподарські культури, ніж більшість попередніх досліджень," сказав д-р Ма.
Створені на їх основі речовини називають наноматеріалами, а способи їх виробництва та застосування – нанотехнологіями. Неозброєним оком людина здатна побачити предмет діаметром приблизно 10 тис. нанометрів.
Альманах "Розуміючи Нанотехнологію" Understanding Nanotechnology зазначає, що незважаючи на те, що термін "нанотехнологія" став дуже популярним в останні роки, навіть люди, які виступали на підтримку розвитку цієї галузі науки і техніки, часто дуже приблизно уявляють, про що йдеться. Показово, що в академічному словнику американського англійського Webster Dictionary випуску 1966 слово "нанотехнологія" не значиться, незважаючи на те, що дослідження в наносфері на той час проводилися досить давно.
США вперше виділили значні бюджетні кошти на розвиток нанотехнологій за президента Білла Клінтона Bill Clinton. В анонсуючій цьому факті промови (була виголошена в 2000 році) Клінтон пояснив, що нанотехнології дозволяють створити зі шматка речовини, розміром з шматочок цукру, матеріал, який у десять разів міцніше стали. Це визначення нині сприймається, як вульгарне і дуже примітивне, проте немає гарантії, що й нинішні визначення нанотехнології в найближчому майбутньому не застаріють і не виглядатимуть кошмарним анахронізмом. Ймовірно, найбільші шанси на виживання має визначення, дане Ритою Колвелл Rita Colwell, директором Національного Фонду Науки США National Science Foundation: "Нанотехнології - це ворота, що відкриваються в інший світ".
Загальносвітові витрати на нанотехнологічні проекти зараз перевищують $9 млрд. на рік. На частку США нині припадає приблизно третина всіх світових інвестицій у нанотехнології. Інші головні гравці на цьому полі – Європейський Союз та Японія. Дослідження у цій сфері активно ведуться також у країнах колишнього СРСР, Австралії, Канаді, Китаї, Південній Кореї, Ізраїлі, Сінгапурі, Бразилії та Тайвані. Прогнози показують, що до 2015 року загальна чисельність персоналу різних галузей нанотехнологічної промисловості може сягнути 2 млн. чоловік, а сумарна вартість товарів, вироблених з використанням наноматеріалів, становитиме, як мінімум, кілька сотень мільярдів доларів і, можливо, наблизиться до $1 трлн.
Нанотехнології прийнято поділяти на три типи. Промислове застосування наночастинок у фарбах для автомобілів та автокосметики – приклад "інкрементних" нанотехнологій. "Еволюційні" нанотехнології представлені наномірними датчиками, що використовують флуоресцентні властивості квантових точок (діаметром від 2 до 10 нанометрів) та електричні властивості вуглецевих нанотрубок (діаметром від 1 до 100 нанометрів), хоча ці розробки поки що знаходяться в зародковому стані. "Радикальні" нанотехнології поки що не зустрічаються, їх можна побачити лише у фантастичних трилерах. Варто також очікувати на зближення цих трьох технологій.
Однак перехід від виробництва в лабораторії до масового виробництва загрожує значними проблемами, а надійну обробку матеріалів у наномасштабі необхідним чином все ще дуже важко реалізувати з економічної точки зору. В даний час, наноматеріали використовують для виготовлення захисних та світлопоглинаючих покриттів, спортивного обладнання, транзисторів, світловипускаючих діодів, паливних елементів, ліків та медичної апаратури, матеріалів для пакування продуктів харчування, косметики та одягу. Нанодомішки на основі оксиду церію вже зараз додають у дизельне паливо, що дозволяє на 4-5% підвищити ККД двигуна та знизити ступінь забруднення вихлопних газів. У 2002 році на Кубку Девіса Davis Cup були вперше використані тенісні м'ячі, створені з використанням нанотехнологій.
Загалом американська промисловість та індустрія інших розвинених країн зараз застосовують нанотехнології у процесі виробництва, як мінімум, 80 груп споживчих товарів та понад 600 видів сировинних матеріалів, комплектуючих виробів та промислового обладнання. У США лише федеральні асигнування на нанотехнологічні програми та проекти зросли з $464 млн. у 2001 році до $1 млрд. у 2005-му. За даними Дослідницької Служби Конгресу США Congressional Research Service, у 2006 році США планують виділити на ці цілі $1.1 млрд. Ще $2 млрд. у 2005 році витратили на ті самі цілі американські корпорації (нанолабораторії створили такі гіганти бізнесу, як HP, NEC та IBM, університети та влади окремих штатів).
Безхмарне нанозавтра
В останні роки опубліковано безліч оптимістичних прогнозів щодо способів застосування нанотехнологій. Властивості матеріалів у наномасштабі відрізняються від великих масштабів через те, що у наномасштабі площа поверхні на одиницю об'єму надзвичайно велика. Нанотехнології здатні кардинально змінити методи, що нині застосовуються в мікроелектроніці, оптоелектроніці та медицині. Тому нанотехнології мають справді гігантський потенціал.
Відомий вчений Джей Сторрс Холл. Storrs Hall, автор науково-популярної книги "Наномайбутнє" Nanofuture: What"s Next For Nanotechnology, стверджує, що нанотехнології кардинальним чином змінять всі сфери життя людини. На їх основі можуть бути створені товари та продукти, застосування яких дозволить революціонізувати цілі галузі економіки. До них відносяться наносенсори для ідентифікації токсичних відходів хімічної та біотехнологічної промисловості, наркотиків, бойових отруйних речовин, вибухівки та патогенних мікроорганізмів, а також наночасткові фільтри та інші очисні пристрої, призначені для їх видалення або нейтралізації. кабелі на вуглецевих нанотрубках, які будуть проводити струм високої напруги краще за мідні проводи і при цьому важити в п'ять-шість разів менше. знизити витрати платини та інших цінних металів, що застосовуються у цих приладах. Є всі підстави вважати, що наноматеріали знайдуть широке застосування в нафтопереробній промисловості та в таких нових галузях біоіндустрії, як геноміка та протеоміка.
Фізик Тед СерджентTed Sargent, автор книги "Танець Молекул", пише, що існує проект створення наносистеми для введення медикаментів, що змінюють певні біологічні функції всередині живих організмів, наприклад, для розвитку або зміцнення імун проти конкретних хвороботворних організмів Рей Курцвейл Ray Kurzweil, автор книги "Фантастична Подорож" Fantatic Voyage: Live Long Enough to Live Ever, прогнозує, що можливе створення нанороботів-лікарів, які здатні "жити" всередині людського організму, усуваючи всі пошкодження, що виникають, або запобігаючи їх виникненню.
Теоретично нанотехнології здатні забезпечити людині фізичне безсмертя за рахунок того, що наномедицина зможе нескінченно регенерувати клітини, що відмирають. За прогнозами журналу Scientific American вже найближчим часом з'являться медичні пристрої, розміром із поштову марку. Їх достатньо буде накласти на рану. Цей пристрій самостійно проведе аналіз крові, визначить, які медикаменти необхідно використовувати та впорсне їх у кров.
Очікується, що вже у 2025 році з'являться перші роботи, створені на основі нанотехнологій. Теоретично можливо, що вони спроможні конструювати з готових атомів будь-який предмет. Нанотехнології здатні зробити революцію сільському господарстві. Молекулярні роботи здатні будуть виробляти їжу, замінивши сільськогосподарські рослини та тварин. Наприклад, теоретично можна виробляти молоко безпосередньо з трави, минаючи проміжне ланка - корову. Нанотехнології здатні також стабілізувати екологічну обстановку. Нові види промисловості не вироблятимуть відходів, які отруюють планету. Неймовірні перспективи відкриваються також у галузі інформаційних технологій. Нанороботи здатні втілити в життя мрію фантастів про колонізацію інших планет - ці пристрої зможуть створити на них місце існування, необхідне для життя людини. Джош Волфе Josh Wolfe, редактор аналітичного звіту Forbes/Wolfe Nanotech Report, пише: "Світ буде просто побудований заново. Нанотехнологія вразить все на планеті."
Коротка наноісторія
Історик науки Річард Букер Richard D. Booker зазначає, що історію нанотехнологій створити вкрай складно з двох причин - по-перше, "розмитості" самого цього поняття. Наприклад, нанотехнології часто не є "технологіями" у звичному значенні цього слова. По-друге, людство завжди намагалося експериментувати з нанотехнологіями, навіть не підозрюючи про це.
Чарльз ПулCharles P. Poole, автор книги "Введення в Нанотехнологію"Introduction to Nanotechnology, наводить показовий приклад: у Британському Музеї зберігається, так званий "Кубок Лікурга" (на стінах кубка зображені сцени з життя цього великого спартанського законодавця), виготовлений давньоримськими майстрами він містить мікроскопічні частинки золота та срібла, додані в скло. При різному освітленні кубок змінює колір – від темно-червоного до світло-золотистого. Аналогічні технології застосовувалися і під час створення вітражів середньовічних європейських соборів.
Батьком нанотехнології можна вважати грецького філософа Демокріта. Приблизно 400 р. до н.е. він вперше використав слово "атом", що в перекладі з грецької означає "нерозколювані", для опису найменшої частинки речовини. У 1661 році Ірландський хімік Роберт Бойл Robert Boуle опублікував статтю, в якій розкритикував твердження Аристотеля, згідно з яким все на Землі складається з чотирьох елементів - води, землі, вогню та повітря (філософська основа основ тодішньої алхімії, хімії та фізики). Бойл стверджував, що все складається з "корпускулів" - надмалих деталей, які у різних поєднаннях утворюють різні речовини та предмети. Згодом ідеї Демокріта та Бойла були прийняті науковою спільнотою.
Ймовірно, вперше в сучасній історії нанотехнологічний прорив був досягнутий американським винахідником Джорджем Істменом George Eastmen (згодом заснував відому компанію Kodak), який виготовив фотоплівку (це сталося в 1883 році).
1905 рік. Швейцарський фізик Альберт Ейнштейн опублікував роботу, де доводив, що розмір молекули цукру становить приблизно 1 нанометр.
1931 рік. Німецькі фізики Макс Кнолл та Ернст Руска створили електронний мікроскоп, який уперше дозволив дослідити нанооб'єкти.
1968 рік. Альфред Чо Alfred Cho та Джон Артур John Arthur, співробітники наукового підрозділу американської компанії Bell, розробили теоретичні основи нанотехнології при обробці поверхонь.
1974 рік. Японський фізик Норіо Танігучі ввів у науковий обіг слово "нанотехнології", яким запропонував називати механізми розміром менше одного мікрона. Грецьке слово "нанос" означає "гном", ним позначають більйонні частини цілого.
1981 рік. Німецькі фізики Герд Бінніг та Генріх Рорер створили мікроскоп, здатний показувати окремі атоми.
1985 рік. Американські фізики Роберт Керл Robert Curl, Герольд Крото Harold Kroto і Річард Смейлі Richard Smalley створили технологію, що дозволяє точно вимірювати предмети, діаметром в один нанометр.
1986 рік. Нанотехнологія стала відома широкому загалу. Американський футуролог Ерік Дрекслер Eric Dreхsler опублікував книгу, в якій передбачав, що незабаром нанотехнологія почне активно розвиватися.
1989 рік. Дональд Ейглер Donald Eigler, співробітник компанії IBM, виклав назву своєї фірми атомами ксенону.
1993 рік. У США почали присуджувати Фейнманівську Премію, яку названо на честь фізика Річарда Фейнамана Richard P. Feynman, який у 1959 році виголосив пророчу промову, в якій заявив, що багато наукових проблем буде вирішено лише тоді, коли вчені навчаться працювати на атомарному рівні. 1965 року Фейнману було присуджено Нобелівську премію за дослідження у сфері квантової електродинаміки - нині це одна з областей нанонауки.
1998 рік. Голландський фізик Сеез Деккер створив транзистор з урахуванням нанотехнологій.
1999 рік. Американські фізики Джеймс Тур James Tour і Марк Рід Mark Reed визначили, що окрема молекула здатна вести себе також, як молекулярні ланцюжки.
2000 рік. Адміністрація США підтримала створення Національної Ініціативи в Області Нанотехнології National Nanotechnology Initiative. Нанотехнологічні дослідження здобули державне фінансування. Тоді із федерального бюджету було виділено $500 млн.
2001 - Марк Ратнер Марк A. Ratner, автор книги "Нанотехнології: Введення в Нову Велику Ідею" Нагадує, що нанотехнології стали частиною життя людства саме в 2001 році. Тоді відбулися дві знакові події: впливовий науковий журнал Science назвав нанотехнології - "проривом року", а впливовий бізнес-журнал Forbes - "новою перспективною ідеєю". Нині стосовно нанотехнологій періодично вживають вираз "нова промислова революція".
Примарна загроза
Історія незаперечно свідчить про те, що навряд чи всі корисні винаходи та науково-технічні розробки не тільки сприяють розвитку економіки, але й ставлять людство перед новими і часом непередбачуваними небезпеками.
У 2004 році банк Credit Suisse First Boston опублікував аналітичну доповідь про майбутнє нанотехнологій. У ньому стверджується, що нанотехнологія є класичною "технологією загального призначення". Інші технології загального призначення – парові двигуни, електрика та залізниці – ставали основою для промислових революцій. Нововведення такого роду зазвичай починають свій розвиток як дуже грубі технології з обмеженими варіантами використання, але потім швидко поширюється на інші сфери життя. Це призводить до початку "процесу креативної деструкції" (процес, в якому нова технологія чи продукт надають нові можливості та кращі рішення, результатом чого є повна заміна попередньої технології чи продукту. Так електрика замінила пара, а електронна пошта - телеграф). У найближчому майбутньому креативна деструкція не лише продовжуватиметься, а й прискориться, і нанотехнологія буде її ядром. Висновок: "Більшість компаній, що котируються в нинішньому індексі промислових підприємств Dow Jones Industrial, швидше за все, через двадцять років не будуть там перебувати".
Ерік Дрекслер Eric Drexler, творець і голова дослідника цього Foresight Institute, автор книги "Механізми Творіння" Engines of Creation, підкреслює, що сьогодні покупець промислового продукту платить за його проектування, матеріали, працю робітників, вартість виробництва, транспортування, зберігання та організацію продажів. Якщо нанофабрики зможуть виробляти великий діапазон продукції у час і будь-де, більшість цих операцій стане непотрібними. Тому невідомо, як нановиробництво вплине на ціни та рівень безробіття. Гнучкість нанотехнологічного виробництва та можливість випуску радикально кращої продукції передбачає, що звичайні товари не зможуть конкурувати з продукцією нанофабрик у багатьох галузях. Якщо технологія нанофабрик належатиме або контролюватиметься якоюсь однією організацією, це може призвести до "нової монополізації".
Дослідницький Центр За Відповідальність у Сфері НанотехнологіїCenter for Responsible Nanotechnology передбачає, що за нинішніми стандартами продукти нанотехнологій будуть виключно цінними. Монополія дозволить власникам технології встановити найвищі ціни на всю продукцію для отримання великого прибутку. Однак, це означає, що мільйони людей, що потребують, не отримають доступу до життєво необхідних дешевих технологій. Згодом конкуренція знизить ціни, але на ранньому етапі поява монополії дуже ймовірна. Тим більше, що "бідні" країни світу не мають можливостей для фінансування нанодосліджень. Також малоймовірно, що нерегульованому комерційному ринку нанотехнологій буде дозволено існувати.
Є й інші аспекти проблеми. Терористи та криміналітет, які отримали доступ до нанотехнологій, можуть завдати суспільству істотної шкоди. Хімічна та біологічна зброя буде більш небезпечною, а приховати її буде значно простіше. Чи стане можливим створення нових типів зброї для вбивства на відстані, які буде дуже важко виявити або нейтралізувати. Впіймання злочинця після скоєння ним подібного злочину також ускладниться. З іншого боку, нові можливості набуде держава. Теоретично можна створити дуже маленькі недорогі суперкомп'ютери, на яких можуть бути запущені непомітні програми постійного спостереження за населенням. Величезна кількість пристроїв спостереження може бути виготовлено за досить скромних витрат. За можливості побудувати мільярди складних пристроїв за загальною ціною в кілька доларів, будь-яка автоматизована технологія, яка може бути застосована до однієї людини, може бути застосована і до всіх. Будь-який сценарій фізичного чи психологічного контролю, що використовує граничні можливості нанотехнології, виглядатиме науково-фантастичним і неправдоподібним.
Нові речі та зміни у звичному способі життя можуть призвести до розхитування основ суспільства. Наприклад, медичні пристрої, які дозволять відносно легко модифікувати структуру мозку або здійснювати стимуляцію певних відділів для отримання ефектів, що імітують будь-які форми психічної активності, можуть стати основою "нанотехнологічної наркоманії".
Нанотехнології мають і блискуче воєнне майбутнє. Нині військові дослідження у світі ведуться у шести основних сферах: технології створення та протидії "невидимості", енергетичні ресурси, системи, що самовідновлюються (наприклад, що дозволяють автоматично лагодити пошкоджену поверхню танка або літака або змінювати її колір), зв'язок, а також пристрої виявлення хімічних і біологічних забруднень. Ще в 1995 році Девід Джерімайя David E. Jeremiah, колишній член Об'єднаного Комітету Начальників Штабів Joint Chiefs if Staff заявив: "Нанотехнології здатні радикально змінити баланс сил, більшою мірою, ніж навіть ядерна зброя".
Можна уявити пристрій розміром з дрібну комаху (близько 200 мікрон), здатне шукати незахищених людей і впорскувати їм отрути. Летальна доза токсину ботулізму становить 100 нанограм або близько 1/100 обсягу всього пристрою. 50 мільярдів одиниць подібної зброї - кількість, достатня щоб вбити кожну людину на Землі - може зберігатися у валізі. Вогнепальна зброя стане набагато потужнішою - а кулі самонавідними. Аерокосмічна техніка може бути набагато легшою і кращою, виготовлятися з мінімумом або взагалі без металу, через що виявляти її за допомогою радарів виявиться набагато складніше. Вбудовані комп'ютери дозволять активувати на відстані будь-який вид зброї, а компактніші джерела енергії дозволять сильно покращити можливості бойових роботів.
Аналітик Том Маккарті Tom McCarthy, автор статті "Молекулярна Нанотехнологія та Світова Система" Molecular Nanotechnology and the World System, стверджує, що нанотехнології сприятимуть зниженню рівня економічного впливу окремих держав. У ході військових дій армії будуть віддавати перевагу знищенню людей, а не військової техніки або промислових підприємств. Нанотехнології дозволять організувати промислове виробництво навіть у регіонах, де немає мінеральних ресурсів. Вони зроблять невеликі групи цілком самодостатніми, що сприятиме розпаду держав.
Оцінка ризику
США та інші країни намагаються оцінити ризик застосування та вдосконалення нанотехнологій. Однак у США асигнування на аналіз потенційних загроз застосування наноматеріалів поки дуже невеликі.
Згідно з підрахунками експертів організації Project on Emerging Nanotechnologies, їх загальний обсяг становить лише $39 млн. - тобто лише 4% всіх асигнувань на нанотехнології, що йдуть з федерального казначейства. Кількість проектів, на які відпускаються ці кошти, також є досить скромною - приблизно 160.
На слуханнях у Комітеті з Науки Палати Представників Конгресу США House Science Committee представники екологічних рухів та промислових корпорацій в один голос заявили, що витрати на з'ясування екологічних та медичних аспектів застосування наноматеріалів повинні становити від 10 до 20 відсотків усіх державних витрат на нанотехнології.
Подібний стан справ уже спричинив безліч тривожних попереджень з боку фахівців. Наночастинки легко проникають в організм людини та тварин через шкіру, респіраторну систему та шлунково-кишковий тракт. Зараз вже не підлягає сумніву, що деякі нанооб'єкти можуть токсично впливати на клітини різних тканин. Зокрема, такий вплив надають вуглецеві нанотрубки, які вважають одним з найперспективніших наноматеріалів майбутнього.
Ситуація ускладнюється тим, що багато наноструктур виробляються не одним, а декількома способами. Ця обставина підвищує асортимент ризиків, із якими можуть зіштовхуватися чи вже зіштовхуються працівники нанотехнологічної промисловості. З іншого боку, воно дає підставу припустити, що зовні одні й ті ж нанопродукти, виготовлені на основі різних технологій, неоднаково впливатимуть на людину та її довкілля.
У грудні 2004 року Рада з Наукової Політики Science Policy Council Агентства з Охорони Навколишнього Середовища США Environment Protection Agency створила робочу групу експертів, зобов'язавши їй підготовку Білої Книги, присвяченої обговоренню небезпек застосування нанотехнологій. Рівно через рік чорновий варіант цього документа було опубліковано.
Автори проекту Білої Книги починають із визначення об'єкта свого аналізу. Вони визначають нанотехнології як "дослідження та розробки на атомному, молекулярному та макромолекулярному рівні в масштабі розмірів від одного до ста нанометрів; створення та використання штучних структур, пристроїв і систем, які в силу своїх надмалих розмірів мають істотно нові властивості та функції; маніпулювання речовиною на атомної шкалою дистанцій". Це визначення досить широке, щоб включити не тільки вже існуючі матеріали та вироби, а й ті системи, які з'являться лише через десять-двадцять років.
Однак дотепер відомості про наслідки неконтрольованих викидів наночастинок у навколишнє середовище залишаються досить мізерними. Автори проекту Білої Книги наголошують на необхідності якнайшвидше заповнити ці інформаційні прогалини. Вони наголошують, що серйозне вивчення поведінки наночастинок у навколишньому середовищі розпочалося лише нещодавно. Відомо, наприклад, що наночастинки здатні накопичуватися в повітрі, ґрунті та стічних водах, однак у науки поки що не вистачає даних для точного моделювання таких процесів. Наночастинки можуть руйнуватися під дією світла та хімічних речовин, а також при контактах з мікроорганізмами, але й ці процеси поки що не надто добре вивчені. Наноматеріали, як правило, легше вступають у хімічні перетворення, ніж більші об'єкти того ж складу, і тому здатні утворювати комплексні сполуки з раніше невідомими властивостями. Ця обставина збільшує технологічну перспективність нанооб'єктів і водночас змушує з особливою увагою відноситися до пов'язаних з ними ризиків.
Ще одна мало досліджена область – наслідки контактів наночастинок з живими клітинами та тканинами. Не підлягає сумніву, що багато наноматеріалів мають токсичну дію. Наприклад, вдихання наночастинок полістиролу не тільки викликає запалення легеневої тканини, а й провокує тромбоз кровоносних судин. Є відомості, що вуглецеві наночастки можуть викликати розлади серцевої діяльності та пригнічувати активність імунної системи. Досліди на акваріумних рибах і собаках показали, що фулерени, багатоатомні кулясті молекули вуглецю діаметром у кілька нанометрів, можуть руйнувати тканини мозку. Проникнення наночастинок у біосферу загрожує багатьма наслідками, прогнозувати які поки що неможливо через брак інформації.
Укладачі Білої Книги наполегливо рекомендують прискорити проведення широкомасштабних досліджень, націлених на з'ясування небезпек та ризиків, пов'язаних із наночастковим забрудненням довкілля. Зокрема, необхідно з'ясувати, якими шляхами здійснюється біодеградація наночастинок та як вона впливає на екологічні ланцюги у живій природі.
Таких висновків дійшов і Клеренс ДевісJ. Clarens Davies, науковий співробітник дослідницького Центру імені Вудро ВільсонаWoodrow Wilson Center, автор доповіді "Керуючи Ефектом Нанотехнологій". Він зазначає, що нанотехнології є "новою реальністю", яка поки що не піддається державному регулюванню. Вкрай складно використовувати для цієї мети чинні закони. Тому необхідно терміново створювати принципово нове законодавство, нові механізми та інститути регулювання (у тому числі й міжнародні) – інакше джин може вирватися з пляшки і наслідки цього можуть бути найнеприємнішими.
Наукове, експертне співтовариство стало усвідомлювати останнім часом небезпеки та ризики нерегульованого розвитку наноіндустрії та нанопродукції через токсичність наноматеріалів для живих систем та недостатні дослідження з цієї проблеми. І далі відбуватиметься радикальне перетворення сучасного виробництва, всіх сфер життя під впливом нанотехнологій.
Однак ці перспективи залишаться нереалізованими без дієвого контролю за негативними наслідками від використання нанотехнологій. Точніше зміни будуть суттєвими, але в них переважатимуть реальні шкідливі наслідки.
Можна сказати ще сильніше: від ефективності системи забезпечення безпеки залежить, чи виживе людство у 21 столітті. Ця проблема стає попереду небезпек, пов'язаних із тероризмом та використанням зброї масового знищення.
Звичайно, проблема безпеки нанотехнологій має свої специфічні особливості, насамперед пов'язані з тим, що наноматеріали стануть загальноприйнятими, проникнуть у побут, медицину, спорт, цивільну та військову техніку, одяг, взуття, продукти харчування etc. Ці технології міждисциплінарні та міжгалузеві і тому від них можна чекати успіхів та ризиків у всіх сферах діяльності людини. Однак при цьому позитивний і негативний досвід, накопичений людством у 20-му столітті при використанні мирного і немирного атома, методологія, вироблена в цій галузі, може бути перенесена, звичайно, не механічно, на захист людини та природи від нанотехнологій.
А це означає, що з самого початку слід проводити оцінку безпеки для всього циклу, для будь-якої нанотехнології та наноматеріалів, що вводиться в практику: на експериментальній стадії, безпека пілотних розробок, промислового виробництва, у всіх сферах використання, безпека в потенційних аваріях, при зупинці технології, під час зберігання, захоронення відходів, що містять наноматеріали. Про одну екстравагантну, грізну та незвичну небезпеку ми згадували в іншому розділі книги, обговорюючи суперечку між піонерами нанотехнологій Еріком Дрекслером і Робертом Смолі. Йдеться про вихід з-під контролю самовідтворюваних, «розмножуються» молекулярних роботів-ассемблерів. Вони здатні продовжуючи нескінченну роботу з самозбирання із сировини навколишнього середовища в автономному режимі при адекватному постачанні енергією, перебудувати, переробити будь-які середовища, що трапляються на їхньому шляху, у популяцію нових асемблерів або як образно каже Е.Дрекслер у «сірий» бруд. Теоретично цей процес, тобто. експоненційне зростання може продовжуватися доти, поки доступні енергії та матеріали не будуть вичерпані. Веселенька перспектива! Але це поки що лише теорія.
Еге. Дрекслер як докладно обговорював таку можливість і пропонував, загалом, визначити застереження, які мають добровільно покласти він всі країни, котрі займаються розробкою нанотехнологій.
Традиційніші види небезпек пов'язані з хімічними властивостями наночастинок, здатними взаємодіяти з живими системами. Як і у випадку з іонізуючим випромінюванням, наночастинки в клітині утворюють суперактивні частинки - радикали різної природи, сильні окислювачі (перекису, синглетний кисень), здатні порушувати процеси життєдіяльності клітини, що впливають на ДНК, РНК та інші біологічні об'єкти клітини.
Дуже важливим є дозиметрія наночастинок у живих організмах, що потребує спеціальних прецизійних приладів та спеціальних методик. Оскільки прояв специфічних, зокрема і токсилогічних, властивостей наночастинками пов'язані з їх характерним їм дуже високим співвідношенням поверхні до обсягу чи масі, ця величина S/V часто приймається за фізичну міру потенційного на живу систему. Н, звичайно, дуже важлива хімічна будова, геометрія частинок, розподіл їх за розмірами.
1. Перенесення наночастинок (НЧ) в організмі людини та навколишньому середовищі (ОС).
Джерела надходження НЧ до ОС.
Наночастинки у навколишньому середовищі – явище не нове. На сьогодні крім природних джерел надходження наночастинок існує безліч джерел ненавмисного антропогенного забруднення навколишньому середовищу. З початком ери нанотехнологій до них додається ціла низка навмисно створених джерел надходження нанооб'єктів у різні природні середовища.
2. Шляхи надходження наночастинок до організму людини.
Надходження нанооб'єктів в організм людини не відрізняється від надходження інших забруднень і відбувається:
- - через дихальні шляхи (домашній текстиль);
- - з водою та їжею через кишечник;
- - через шкірні покриви (одяг, білизна) та слизові оболонки;
- - Від забруднених поверхонь.
У той же час нанооб'єкти можуть надходити в організм людини не як забруднення, а з інших причин:
- - при використанні наноліків, нанокосметики, нанотекстилю;
- - при постійному контакті з побутовими предметами та матеріалами, що містять нанооб'єкти та наночастинки.
Нечисленні, несистемні дослідження з вивчення впливу нанооб'єктів на тварин і людини все ж таки дозволяють зробити такі висновки, які обов'язково необхідно враховувати:
- - разове надходження нанооб'єктів до організму тварини викликає небажані зміни, інтенсивність яких залежить від концентрації нанооб'єктів;
- - нанооб'єкти мають властивість накопичуватися в органах та тканинах (кістковий мозок, нервові клітини центральної та периферичної нервових систем, лімфовузлах, мозку, легенях, печінці, нирках).
Всередину живої клітини проникають нанооб'єкти, долаючи блокбар'єри. При цьому вони можуть:
- - Впливати на складові живої клітини, порушуючи його в основному за рахунок генерації активних частинок (радикали, різні форми кисню, перекису);
- - проникати всередину метахондрій та блокувати їх активну функцію;
- - Викликати пошкодження ДНК, блокувати активність рибосом.
Серйозність проблеми небезпек від застосування нанотехнологій усвідомлюється останнім часом багатьма вченими та громадськими діячами у всьому світі. З 2006 р. почав виходити спеціальний журнал Nanotоxicology; цією проблемою займається Національний інститут здоров'я США, Агентство з охорони навколишнього середовища ЕРА, Національний інститут раку NCI та інші. У Росії і сама наноіндустрія поки що дуже слабка і відповідно належного, системного контролю за цією проблемою не існує. А в той же час з-за кордону до нас надходить численна нанопродукція (фармацевтика, харчування, текстиль, косметика та ін.) на десятки млрд. DS, яка не проходить жодної спеціальної сертифікації. Необхідна спеціальна незалежна служба контролю, обладнана на сучасному рівні приладів і працює в рамках спеціального законодавства та при постійному громадському контролі.
Опубліковані USEPA, EVSCENIHR та NRG, а також Міжнародною Радою керівництва ризиками (JRGC) у 2006-2007 роках. звіти наголошують на недостатності експериментальних даних про потенційні ризики в нанотехнологіях та в наномедиціні.
До цього часу проводилися дослідження лише з тварин, метою яких було виявлення принципів роботи нанооб'єктів.
Проблема нанотоксичності може ускладнюватись через те, що токсичність нанооб'єктів не є простим переходом від токсичності масивних матеріалів тієї ж хімічної будови до наномасштабів. Повторюємо, що наночастки за своєю природою виявляють інші фізико-хімічні властивості, що залежать не тільки від їх розміру, а й від адгезивних, каталітичних, оптичних, електричних, квантово-механічних властивостей, які залежать не тільки від розміру наночастинок, а й від їхньої геометрії. , розподілу за розмірами та порядком їх організації в нанооб'єкті
Більше того, хімічні речовини, що не виявляють токсичності у звичайній ненанорозмірній формі, можуть виявляти її у формі наночастинок. Типовий приклад. Інертний вуглець у звичайній формі виявляє токсичність у формі фулерену, вуглецевих нанотрубок. Подібна метаморфоза відбувається з окислами металів (титан).
- - токсичність залежить від концентрації в організмі наночастинок та площі їх поверхні;
- - токсичність залежить від фізико-хімічної форми наночастинок;
- - токсичність залежить від наносистеми, до якої включені наночастки;
- - токсичність наночастинок вища, ніж мікрочастинок;
- - наночастки шкідливі і для тварин та для рослин;
- - практично немає даних щодо впливу наночастинок та нанооб'єктів на людину та на екосистеми як цілого, або на популяцію як частини екосистеми.
В даний час у світі виробляється 2000 оригінальних наноматеріалів. За 10 років їх використання не один вид із них не був вивчений у повному обсязі на безпеку.
Табл. 1. Небезпеки нанотехнологій та шляхи їх подолання
|
Небезпека |
Шляхи розв'язання |
||
|
специфічні |
|||
|
Використання наноустроїв |
Просто страх: перші нановлаштування не з'являться раніше за 2015-2020 роки. |
Проводити роз'яснювальну роботу та популяризувати відповідні нанотехнології |
|
|
Нанотоксичність |
Повідомлення про шкідливий вплив нанооб'єктів, нестача експериментальних даних |
Про механізми нанотоксичності |
|
|
Вплив нанооб'єктів на ДНК та геномні процеси |
Повідомлення про вплив нанооб'єктів на ДНК, нестачу експериментальних даних |
Проведення додаткових експериментальних досліджень, формування теоретичних уявлень |
|
|
Проникнення АЛЕ всередину клітин, органів тканин |
Повідомлення про проникнення ПЗ через біомембрани, брак експериментальних даних |
Проведення додаткових експериментальних досліджень, формування теоретичних уявлень |
|
|
неспецифічні |
|||
|
Нове та незвичне |
Просто страх |
Проводити роз'яснювальну роботу з нанотехнологій |
|
|
Втрата грошей з незрозумілою користю |
Відсутність робіт з аналізу співвідношення користь-шкода |
Організація досліджень по співвідношенню користь-шкода від застосування нанотехнологій |
|
|
Відсутність робіт з аналізу та оцінки ризику нанотехнологій |
Організація досліджень з аналізу та оцінки ризику нанотехнологій |
||
|
Незахищеність, незаконність |
Відсутність законодавчої та нормативної бази |
Розробка законодавчих та нормативних документів, що регулюють виробництво та обіг нанотехнологій |
Крім безпеки, виникають і морально-етичні проблеми від застосування нанотехнологій, особливо для медицини, косметики, побутової техніки, одягу, домашнього текстилю, військової техніки та ін.
Суспільство повинно мати у своєму розпорядженні повну, об'єктивну та ясну для розуміння інформацію про переваги та недоліки нанотехнологій та брати участь у вирішенні стратегічних питань в особі експертної спільноти та громадських організацій.
Слід визнати, що в усьому світі дослідження з безпеки нанотехнологій суттєво відстоять від їхньої розробки та комерціалізації. А витрати на виявлення етичних, юридичних та соціальних наслідків впровадження нанотехнологій різко відстає від досліджень впливу на здоров'я людини та довкілля.
Цей стан необхідно терміново змінювати на планетарному рівні, якщо ми не хочемо занапастити нашу спільну цивілізацію; міняти шляхом законодавств міжнародного та федерального рівнів.
У ході конференції присвяченої проблемам біобезпеки нанотехнології вчені запропонували уряду прийняти певний регламент контролю за продуктами наноіндустрії.
Уряди багатьох країн у наш час організовують спеціальні конференції та виділяють значні суми на вивчення впливу нанотехнології на довкілля.
Одним із питань, яким задаються як вчені, так і обивателі, особливо мешканці мегаполісів, є повітря, яке ми вдихаємо. Ні для кого не секрет, що наявність гігантської кількості захворювань на хронічний бронхіт та астму, включаючи вроджені випадки даної хвороби, пояснюються токсичними та забрудненими викидами в атмосферу промислових підприємств та побутових пристроїв.
У зв'язку з цим вчені проводять дослідження поведінки наночастинок в атмосфері та наслідки їх вдихання людиною. В результаті дослідів над лабораторними гризунами було виявлено високу чутливість клітин епітелію дихальної системи до наночасток, які накопичувалися в носових шляхах піддослідних тварин, викликаючи риніти та інші, більш тяжкі захворювання.
Не меншу увагу привертає проблема впливу наноматеріалів на довкілля. Так було проведено дослідження про ризик для довкілля п'яти основних типів наноматеріалів, включаючи нанотрубки, квантові точки та бакіболи. Дослідники визначали різні типи ризиків забруднення для різних технологічних операцій, включаючи виробництво ліків, очищення нафти. На підставі отриманих даних професор з охорони навколишнього середовища робить у статті висновок, що створення наноматеріалів становить менший ризик, ніж поточні індустріальні процеси.
Наночастинки, що потрапляють у ґрунт, не завдадуть екосистемі жодної помітної шкоди. Було проведено ряд дослідів, в яких фулерени поміщали в різні види грунтів і потім досліджували їхню поведінку та їх вплив на мікроорганізми та мінеральні речовини. Фулерени є каркасні сферичні багатогранники, складені з правильних п'яти- і шестикутників з атомами вуглецю у вершинах. Істотні зміни могли стати фатальними для елементів харчових ланцюжків рослин. Проте результати спостережень показали, що жодної негативної динаміки не виробляє: мікроорганізми живуть і живуть, баланс речовин не торкнеться.
Нанотехнології, безумовно, сприяють технічному прогресу людства - вчені регулярно рапортують про нові успіхи, здатні змінити життя і побут людей на краще. Розроблені з використанням нанотехнологій наночастинки можуть допомогти у лікуванні ракових захворювань. Однак деякі наночастинки, навпаки, можуть викликати рак в організмі людини. Наночастинки з діоксиду титану (TiO2), які зараз зустрічаються в багатьох продуктах, накопичуються в організмі і призводять до системних генетичних пошкоджень. Наночастинки з діоксиду титану (TiO2) призводять до розриву одно- та дволанцюжкових ДНК, а також призводять до пошкодження хромосом.
Потрапляючи до організму титанові наночастинки накопичуються у різних органах, оскільки у організмі немає механізмів їх виведення. Внаслідок своїх малих розмірів вони легко проникають у клітини та починають впливати на їх елементи.
Масштаби використання наночастинок у виробництві косметики зростають з кожним роком, і, як вважають виробники, у цьому немає нічого поганого. Інші позиції дотримуються деякі екологи. Використання наночастинок у косметиці не менш шкідливе, ніж добавки миш'яку та свинцю, вважають австралійські представники міжнародної екологічної організації «Друзі Землі». У всіх вибраних навмання тестових групах продуктів дослідники виявили наночастинки.
Нанотехнології застосовуються в косметиці значно ширше, ніж вважають споживачі. Окрім наявності наночастинок, сімдесят відсотків протестованих продуктів містить хімічні підсилювачі, які полегшують проникнення наночастинок через шкіру в кров. Не уникнули звинувачень багато популярних виробників і марок косметики. Наночастинки знайшли в продуктах Клінік, Лаком, Л'Ореаль, Макс Фактор, Ревлон, Ів Сан Лоран, при тому, що у складі вони не були вказані. у списку інгредієнтів.
Результати дослідження явно вказують на небезпеку нової косметики. У 2009 році в Євросоюзі було запроваджено закон, згідно з яким усі креми від засмаги, що містять наноматеріали та наночастки, мають пройти тестування до 2012 року.
Цей випадок далеко не перший, коли екологи та вчені порушують питання небезпеки, яку можуть представляти сучасні нанотехнології. Зокрема, деякі вчені вважають, що поява наночастинок в атмосфері в промислових масштабах може змінити клімат Землі, а також попереджають про небезпеку вживання їжі, створеної з використанням нанотехнологій.
Американські вчені виявили в атмосфері Землі значну кількість наночастинок, яка продовжує зростати. На їхню думку, наночастки, відбиваючи сонячні промені, можуть серйозно змінити клімат планети, викликавши черговий Льодовиковий період.
За останніми спостереженнями американських вчених, в атмосфері нашої планети вже знаходиться значна кількість наночастинок, невидимих оком, але можуть впливати як на погодні процеси.
Кількість наночастинок у різних частинах світу збільшується, але чому це відбувається залишається загадкою. Вчені займалися питанням того, як утворюються наночастки і як відбувається збільшення їх кількості, коли вони вступають у взаємодії з різними органічними випарами.
Однак їм вдалося з'ясувати, що деякі види органіки швидко ростуть в атмосфері. Збираючись у великих кількостях, вони відбивають сонячне світло у космос - свого роду зворотний парниковий ефект. Крім того, зазначають вчені, поширення наночастинок у повітрі може загострити такі захворювання, як астму, емфізему та інші легеневі захворювання.