nanotechnologia

Technologia

2022

Wyjaśniamy, czym jest nanotechnologia, do czego służy i przedstawiamy przykłady. Ponadto jego zastosowania w medycynie, biotechnologii i innych dziedzinach.

Nanotechnologia tworzy „maszyny”, które działają na poziomie molekularnym.

Czym jest nanotechnologia?

Mówiąc ogólnie, nanotechnologia to manipulacja i produkcja materiałów i artefaktów na skala atomowej lub molekularnej, czyli nanometrycznej. Jest to bardzo szeroka dziedzina Badania i aplikacje wciąż w konsolidacji.

Nanotechnologia obejmuje materiał subatomowych, a także specyficznej wiedzy o dyscypliny naukowe jak Chemia organiczna, biologia molekularna, półprzewodniki, mikrowytwarzanie i nauka powierzchnie m.in.

Mówiąc najprościej, nanotechnologia zaczyna się od idei budowy mikroskopijnych maszyn, za pomocą których można wytwarzać nowatorskie materiały o unikalnej i szczególnej konfiguracji molekularnej.

Jednak natura wielu z tych „maszyn” nie jest podobna do tych, których używamy w naszym codziennym życiu, ale może składać się z wirus Genetycznie „przeprogramowany” i inne środki biotechnologiczne. W konsekwencji to technologia jest nieskończonym źródłem możliwości i oczywiście niebezpieczeństw.

Ponadto dzięki nanotechnologii zbudowano nanomateriały, które są nieistniejącymi pierwiastkami w Natura i niesamowite właściwości. Powstały z modyfikacji molekuły istniejących materiałów.

W ten sposób otwarto gigantyczne pole badań z praktycznie nieskończonymi zastosowaniami, które wciąż są w fazie definiowania i eksperymentowanie. Nanotechnologia obiecuje przynieść ze sobą nową rewolucję przemysłową i naukowo-technologiczną.

Historia nanotechnologii

W 1959 roku po raz pierwszy omówiono możliwości nanotechnologii i nanonauki. Jako pierwszy odniósł się do nich laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, Amerykanin Richard Feynman (1918-1988), podczas przemówienia w Caltech (Kalifornia, USA), w którym teoretyzował na temat syntezy poprzez bezpośrednią manipulację atomy.

Jednak termin „nanotechnologia” został ukuty w 1974 roku przez Japończyka Norio Taniguchi (1912-1999). Od tego czasu wielu marzyło lub snuło teorie o możliwości tego typu zaawansowanych maszyn i materiałów.

Na przykład amerykański inżynier Kim Eric Drexler (1955-) uczestniczył w popularyzacji tego terminu, a tego typu badania, będąc w dużej mierze odpowiedzialnym za formalny początek dziedziny badań nad nanotechnologią w latach 80., odpowiada na postępy czas w mikroskopia oraz odkrycie fulerenów w 1985 roku.

Od 2000 roku nanomateriały zaczęto wykorzystywać przemysłowo. W odpowiedzi rządy świata zaczął inwestować ogromne sumy w badania i rozwój nanotechnologii.

Jego zastosowania w dziedzinie biochemia, medycyna i Inżynieria genetyczna pojawiły się wkrótce potem. Dziś jest to jedna z dziedzin naukowych o największej aktualności i popycie nawet w krajach tzw. Trzeciego Świata.

Do czego służy nanotechnologia?

W podstawowych terminach nanotechnologia to rodzaj inżynierii materiałowej w skali atomowej lub molekularnej. Oznacza to, że pozwala manipulować materią w nieskończenie małej skali, od 1 do 100 nanometrów, czyli mniej więcej wielkości cząsteczki DNA (2 nm) i a bakteria z rodzaju Mycoplasma (200 nm).

Dlatego korzyści płynące z nanotechnologii są praktycznie nieskończone: od ingerencji w skład chemiczny żyjące istoty, umożliwiając w ten sposób modyfikację DNA mikroskopijne żywe istoty i „zaprogramować” je do wykonywania określonych zadań biochemicznych, aż do produkcji nowych materiałów o unikalnych właściwościach, zwanych nanomateriałami.

Zastosowania nanotechnologii

Nanotechnologia produkuje pestycydy lub nawozy, które współpracują z rolnictwem.

Niektóre z obecnych zastosowań nanotechnologii mają związek z:

  • Przemysł włókienniczy. Tworzenie inteligentnych tkanin, zdolnych do zaprogramowanych zachowań w chipach lub innych instrumentach elektronicznych, dzięki czemu mogą być samoczyszczące, odpychające plamy lub mogące się zmieniać ubarwienie i temperatura.
  • Projektowanie rolnicze. Opracowanie pestycydy, pestycydy i nawozy o kontrolowanej biochemii, które pozwalają na poprawę gleby, a także nanoczujniki do wykrywania wód gruntowych, stężenia składników odżywczych itp.
  • Wsparcie dla zwierząt gospodarskich. Wytwarzaj z nanocząsteczek szczepionek i leków, aby zadbać o Zdrowie zwierzęta gospodarskie lub nanoczujniki zdolne do ostrzegania o obecności chorób, pasożytyitp.
  • Przemysł spożywczy. W tym obszarze opracowywane są czujniki żywności, czyli elementy, które mogą weryfikować wykonalność jedzenie, do nanoopakowań specjalnie zaprojektowanych, aby spowolnić naturalny proces rozkładu żywności.
  • Nanofarmaceutyki. Jest to pierwsza generacja produkty Produkty farmakologiczne zaprojektowane z użyciem nanosystemów, zdolne do wydajnej i specyficznej dystrybucji aktywnych związków leków, uzyskując lepsze i szybsze rezultaty oraz minimalizując uszkodzenia uboczne.

Z drugiej strony przemysł przewiduje jako przyszłe dziedziny badań:

  • Nanoinformatyka. Projektowanie systemów skomputeryzowanych o ogromnej mocy i szybkości poprzez nanosystemy.
  • Nanotermologia. Zastosowanie nanomaszyn do sprawnej i szybkiej regulacji lokalnej temperatury.
  • Nanoenergie. Aby mogły być wydajne, bezpieczne i niskie wpływ środowiska, jako rozwiązanie kryzysu energetycznego, od którego zaczyna się XXI wiek.
  • Rozwiązania środowiskowe. Jako nanotechnologiczne systemy do utylizacji odpadów niebezpiecznych lub utylizacji śmieci.

Przykłady nanotechnologii

Kilka przykładów obecnego zastosowania nanotechnologii do problemy ludzie są w następujący sposób:

  • Czarny krzem bakteriobójczy. Australijscy i hiszpańscy naukowcy ogłosili stworzenie materiału zwanego „czarnym krzemem”, którego skład molekularny zapobiega, bez konieczności dodawania produktów, proliferacji licznych gatunek bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, oprócz zmniejszenia skuteczności niektórych rodzajów przetrwalników.
  • Nanochirurgia z użyciem robota. Szwajcarskie laboratorium ETH Zürich przygotowuje się do przetestowania swojego pierwszego magnetycznie kierowanego mikrorobota, znanego jako OctoMag, za pomocą którego oczekuje się, że będzie w stanie przeprowadzać mikrochirurgię bez otwierania pacjenta, po prostu przez wstrzyknięcie go do ciała przez małą igłę. Podobne modele mikropomp przetestowano również w USA, uwalniając leki do oka w razie potrzeby.

Nanotechnologia w medycynie

Nanovaccines może pomóc układowi odpornościowemu w walce z chorobą.

Obietnice nanotechnologii dla postępu medycyny są co najmniej zdumiewające. Powyżej podaliśmy kilka przykładów tego, ale wciąż jest wiele do odkrycia, takich jak:

  • Nanoleczenia nieuleczalnych chorób. Nanotechnologiczne rozwiązania raka, HIV/AIDS czy choroby Alzheimera mogą pochodzić z ręki robotów biochemicznych wstrzykiwanych do ludzkiego ciała.
  • Nanotechnologiczne spowolnienie starzenia. Pewnego dnia będziemy mogli, dzięki nanocząsteczkom, zwalczyć starzenie się na poziomie molekularnym i jeszcze bardziej wydłużyć nasze życie, opóźniając starość.
  • Nanowakcyny. Systemy ochrony przed chorobami polegające na wprowadzeniu do organizmu nanosystemów, które zadbałyby o wspomaganie układ odpornościowy w walce z wszelkiego rodzaju nowymi chorobami.
  • Przeprogramowanie genetyczne. Za pomocą nanorobotów można by modyfikować nasze DNA i stopniowo eliminować geny niosące wady wrodzone, niedobory i inne dolegliwości. Poprawiłoby to jakość życia gatunku w ogóle. To oczywiście wymaga również do pewnego stopnia ponownego przemyślenia praw moralnych nauki.

Nanotechnologia i biotechnologia

Biotechnologia to zastosowanie rozwiązań technologicznych do: problemy biologiczny charakter. Nabiera zupełnie nowego poziomu dzięki wprowadzeniu nanonauk.

Możliwość zaprogramowania lub przeprogramowania żywych istot poprzez nanotechnologiczną interwencję DNA może pozwolić nam prowadzić życie ku wygodniejszym ścieżkom. Jednak połączenie biotechnologii i nanotechnologii będzie wiązało się ze znacznym ryzykiem etycznym i biologicznym.

Ludzkość bardzo dobrze wie, co się dzieje, gdy próbuje bawić się w Boga. Np. produkcja większej liczby krów mlecznych i większej ilości mięsa, upraw odpornych na szkodniki itp. powinna zawsze iść w parze z refleksją nad naszym miejscem w naturalnym porządku świata.

!-- GDPR -->