Νανοτεχνολογία; «Οχι, ευχαριστώ»
Η κατάδυση σ΄ έναν κόσμο πιο μικρό και από τις τρίχες των μαλλιών μας κρύβει πολλές εκπλήξεις.
Μας αποκαλύπτει σωματίδια που τα συναντούμε όλο και πιο συχνά σε τροφές,κρέμες για τον ήλιο,επάνω σε ρούχα και στρατιωτικές στολές.
Πόσο ακίνδυνη είναι όμως η παρουσία τους όταν καταφέρνουν να εισχωρήσουν στον οργανισμό μας;
Οι πρώτοι άποικοι του Νέου Κόσμου, μη διαθέτοντας ψυγεία ούτε καν με απλό πάγο έριχναν ένα ασημένιο νόμισμα μέσα στο γάλα για να καταφέρουν να μην ξινίσει πολύ γρήγορα. Οι απόγονοί τους σε διάφορα σημεία των Ηνωμένων Πολιτειών μπορούν να αφήνουν πια τα νομίσματα στην τσέπη τους και να χρησιμοποιούν την τελευταία λέξη της (νανο)τεχνολογίας για να διατηρούν το γάλα τους σε καλή κατάσταση. Αν όμως αυτός ο τρόπος είναι λιγότερο επικίνδυνος για την υγεία τους από τον πρώτο εκείνο με το νόμισμα δεν είμαστε ακόμη σίγουροι.
Για την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας πρέπει να κατανοήσουμε τη συμπεριφορά και στη συνέχεια να ελέγξουμε την ύλη σωμάτων με τη μία τουλάχιστον διάστασή τους να μην ξεπερνάει σε μήκος τα 1 ως 100 νανόμετρα (όταν το ένα νανόμετρο ισοδυναμεί με το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου). Διότι εκεί εμφανίζονται μοναδικά φαινόμενα που δίνουν τη δυνατότητα ανάπτυξης νέων προϊόντων και συστημάτων.
«Νανο-»: ελληνοπρεπές αλλά ιαπωνικό
Το καθ΄ όλα τα συνθετικά συστατικά του ελληνοπρεπές όνομα εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε επιστημονική δημοσίευση του Ιάπωνα Νόριο Τανιγκούτσι, το 1974, αν και από το 1959 ο γνωστός Φυσικός που δεν ζει πια Ρίτσαρντ Φάινμαν σε μια ομιλία του είχε περιγράψει τη δράση ενός ρομπότ, που θα κατασκεύαζε ένα μικρότερο και αυτό με τη σειρά του ένα μικρότερο και έπειτα από οκτώ περίπου διαδοχικές σμικρύνσεις θα το είχαμε φθάσει σε τέτοιο μέγεθος ώστε να μπορεί να κινείται άνετα μέσα στο ανθρώπινο σώμα και να κάνει χειρουργικές επεμβάσεις.
Σήμερα ακόμη η ιδέα του Φάινμαν τρομάζει τους ερευνητές αφού οι μηχανές που θα έπρεπε να φτιάξουν στην αρχή θα ήταν οι συναρμολογητές (assemblers) και οι μηχανές αντιγραφής για την αναπαραγωγή των συναρμολογητών. Αυτά τα δύο μόνον είδη, θεωρητικά, θα ήταν αρκετά για να κατασκευάζουν και να διαχειρίζονται άτομα και μόρια. Μόνο που θα χρειάζονταν εκατομμύρια χρόνια ώσπου να καταφέρουμε με τη βοήθειά τους να συναρμολογήσουμε κάτι χειροπιαστό στον δικό μας κόσμο και στις δικές μας κλίμακες. ΄Η αλλιώς, για να πάρουμε κάτι σε αυτή τη ζωή θα έπρεπε τρισεκατομμύρια συναρμολογητές και αντιγραφείς να εργάζονται ταυτόχρονα. Πάντως ο χώρος που θα καταλάμβαναν δεν θα ήταν παραπάνω από ένα κυβικό χιλιοστό και το όνειρο των κατασκευαστών τους, που παραμένει ως αίτημα και αντικείμενο έρευνας, είναι ότι έτσι θα μπορούσαν να παράγουν τρόφιμα για όλους τους ανθρώπους στον πλανήτη και πολύ φθηνά μάλιστα, επηρεάζοντας και την παγκόσμια οικονομία.
Σήμερα ακόμη η ιδέα του Φάινμαν τρομάζει τους ερευνητές αφού οι μηχανές που θα έπρεπε να φτιάξουν στην αρχή θα ήταν οι συναρμολογητές (assemblers) και οι μηχανές αντιγραφής για την αναπαραγωγή των συναρμολογητών. Αυτά τα δύο μόνον είδη, θεωρητικά, θα ήταν αρκετά για να κατασκευάζουν και να διαχειρίζονται άτομα και μόρια. Μόνο που θα χρειάζονταν εκατομμύρια χρόνια ώσπου να καταφέρουμε με τη βοήθειά τους να συναρμολογήσουμε κάτι χειροπιαστό στον δικό μας κόσμο και στις δικές μας κλίμακες. ΄Η αλλιώς, για να πάρουμε κάτι σε αυτή τη ζωή θα έπρεπε τρισεκατομμύρια συναρμολογητές και αντιγραφείς να εργάζονται ταυτόχρονα. Πάντως ο χώρος που θα καταλάμβαναν δεν θα ήταν παραπάνω από ένα κυβικό χιλιοστό και το όνειρο των κατασκευαστών τους, που παραμένει ως αίτημα και αντικείμενο έρευνας, είναι ότι έτσι θα μπορούσαν να παράγουν τρόφιμα για όλους τους ανθρώπους στον πλανήτη και πολύ φθηνά μάλιστα, επηρεάζοντας και την παγκόσμια οικονομία.
Νανο-όνειρα διά πάσαν νόσον
Επιπλέον υπάρχουν σχέδια για ρομπότ-χάπια που θα τα πίνουν οι ασθενείς και εκείνα, όντας κατάλληλα προγραμματισμένα, θα μπορούν να επαναφέρουν τα καρκινικά κύτταρα στην ορθή τους λειτουργία και να καταπολεμούν σε μετωπικές συγκρούσεις τους ιούς ή τουλάχιστον να προσβάλλουν πολύ πιο εύστοχα τις εστίες μόλυνσης στον οργανισμό μας. Ονειρα που φθάνουν και πολύ πιο ψηλά, ως και την επισκευή της οπής του όζοντος.
Αυτοί οι νανομηχανισμοί είναι προς το παρόν άπιαστοι και φαίνεται να είναι δύσκολο να κατασκευαστούν. Σήμερα φτιάχνονται μόνο νανο-σύρματα που τείνουν να ξεπεραστούν από τους νανοσωλήνες τους κατασκευασμένους με τη βοήθεια ατόμων άνθρακα.
Φανταζόμαστε ένα επίπεδο φύλλο από άτομα άνθρακα που είναι διατεταγμένα σε μια εξαγωνική δομή και αυτό το τυλίγουμε έτσι ώστε να σχηματιστεί κυλινδρικός (νανο)σωλήνας. Είναι πολύ πιο ανθεκτικός από χάλυβα και έξι φορές ελαφρύτερος. Κατασκευάζοντας αυτοκίνητα από τέτοιους σωλήνες θα κερδίσουμε σε βάρος υλικού, σε ασφάλεια των επιβατών ενώ θα γίνεται και οικονομία στα καύσιμα.
Φανταζόμαστε ένα επίπεδο φύλλο από άτομα άνθρακα που είναι διατεταγμένα σε μια εξαγωνική δομή και αυτό το τυλίγουμε έτσι ώστε να σχηματιστεί κυλινδρικός (νανο)σωλήνας. Είναι πολύ πιο ανθεκτικός από χάλυβα και έξι φορές ελαφρύτερος. Κατασκευάζοντας αυτοκίνητα από τέτοιους σωλήνες θα κερδίσουμε σε βάρος υλικού, σε ασφάλεια των επιβατών ενώ θα γίνεται και οικονομία στα καύσιμα.
Επτακόσια πενήντα σφαιρίδια του ενός νανόμετρου παρουσιάζουν μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής με άλλα σώματα από την επιφάνεια ενός σφαιριδίου με ακτίνα ενός χιλιοστού, άρα είναι πιο ενδεδειγμένα για να μεταφέρονται έτσι φαρμακευτικές ουσίες μέσα σε έναν οργανισμό. Επιπλέον οι μικρές τους διαστάσεις τους επιτρέπουν να περνούν από μεμβράνες που κανονικά δεν επιτρέπουν σε ουσίες με μεγαλύτερα μόρια να διεισδύσουν. Και εδώ εμφανίζονται ερευνητές που πιστεύουν ότι τα «πλεονεκτήματα» αυτά θα μπορούσαν να θεωρηθούν και μειονεκτήματα.
Οταν το ασήμι δεν είναι «χρυσός»
Νανο-ρομπότ σαν αυτό της φωτογραφίας θα μπορούσαν μια μέρα να γιατρεύουν τον οργανισμό μας εκ των ένδον, αυτοκινούμενα μέσα στις αρτηρίες μας Εμφανίστηκαν πριν από τρία χρόνια κάποια ρούχα που έκανα απίστευτα πράγματα. Δεν λερώνονταν, εμπόδιζαν όποιον τα φορούσε να κρυώσει και σκότωναν τα μικρόβια. Με τη βοήθεια της Χημείας κατασκευάστηκαν και με τη βοήθεια του πρακτικού μυαλού κάποιου ερευνητή έχασαν τη λάμψη τους.
Οι βαμβακερές ίνες πρώτα περνούν μια επεξεργασία με αμμώνιο και εποξικές ουσίες που θα τις κάνουν να αποκτήσουν θετικά φορτία. Μετά, σωματίδια αργύρου σε μέγεθος 10-20 νανόμετρα περίπου ανακατεύονται με κιτρικό οξύ φτιάχνοντας ένα υγρό μείγμα που τα κρατά σε σωστή απόσταση μεταξύ τους ενώ έχουν αποκτήσει και αρνητικό φορτίο. Οταν βρεθεί στο διάλυμα αυτό βαμβακερό ύφασμα με θετικά φορτία στις ίνες του τα αρνητικά σωματίδια του αργύρου σπεύδουν να τις περιτριγυρίσουν, και πολύ στενά μάλιστα, δημιουργώντας ένα σχεδόν αδιαπέραστο προστατευτικό στρώμα. Ο άργυρος έχει αντιβακτηριδιακές ιδιότητες και γι΄ αυτό οι άποικοι έριχναν τα ασημένια νομίσματα στις κανάτες με το γάλα, για να το κρατήσουν όσο γίνεται μακριά από βλαβερές διεργασίες. Δρα σαν ένα είδος «αρνητικού» καταλύτη αδρανοποιώντας το ένζυμο που τα μικρόβια χρειάζονται για μεταβολισμό του οξυγόνου.
Αμερικανοί ερευνητές χρηματοδοτούμενοι από τον στρατό ξόδεψαν περισσότερα από 20 εκατ. δολάρια για να κατασκευάσουν αυτά τα υφάσματα. Επειδή είχαν διαπιστώσει από τον πόλεμο στο Κουβέιτ ότι οι στρατιώτες είχαν απώλειες από μολύνσεις εξαιτίας των βρώμικων ρούχων τους. Σκέφθηκαν λοιπόν να φτιάξουν εσώρουχα που να μπορούν να μείνουν άπλυτα για μερικές εβδομάδες και στολές που επάνω στο περίβλημα του αργύρου να κολλούν με ειδική επεξεργασία ουσίες ικανές να απωθούν το νερό και τα σωματίδια των ρύπων. Οπότε με ένα τίναγμα να μένουν οι στολές καθαρές και αδιάβροχες.
Επιπτώσεις στο περιβάλλον
Μόνο που και ο άργυρος όπως και τα αντιβιοτικά δεν κάνουν διάκριση ανάμεσα σε καλά και κακά μικρόβια, τα εξουδετερώνουν όλα. Κάποια όμως από αυτά τα μικρόβια μας είναι πολύ χρήσιμα έχοντας την καλή συνήθεια να απαλλάσσουν τα νερά από τα νιτρικά που κατακλύζουν τον υδροφόρο ορίζοντα όταν η βροχή, περνώντας από το χώμα των υπερβολικά πουσαρισμένων με νιτρολιπάσματα αγρών, τα παρασύρει και αυτά στην πορεία προς τα κάτω. Και για όποιον αναρωτηθεί τι σχέση έχει αυτό με τα τελευταίας (νανο)τεχνολογίας σούπερ-ντούπερ ρούχα θα πρέπει να ξέρει κάτι και για τις έρευνες που έγιναν στην Ελβετία.
Ερευνητές δημοσίευσαν τα αποτελέσματα των ερευνών τους στο περιοδικό «Εnvironmental Science andΤechnology» για διάφορα υλικά, όπως το βαμβάκι, το νάιλον, ο πολυεστέρας, επεξεργασμένα με νανοσωματίδια αργύρου και τα έπλυναν στο πλυντήριο. Τα νερά του ξεβγάλματος δεν τα πέταξαν αλλά έκαναν αναλύσεις για την περιεκτικότητα σε νανοσωματίδια αργύρου. Και βρήκαν ότι για το καθένα χανόταν ήδη ως τη δεύτερη πλύση το 25% ως 35% του αργύρου- κάποια έχαναν και το 50%. Και πού πήγαιναν μαζί με το νερό; Στην αποχέτευση αλλά αυτό το νερό δεν είναι καλό να πάει αλλού διότι τα νανοσωματίδια του αργύρου θα σκοτώσουν τα καλά μικρόβια που καθαρίζουν το νερό κ.λπ. κ.λπ. Και όπως φαίνεται, όλη αυτή η αντιβακτηριδιακή και αποσμητική τρέλα με τα ρούχα της εργασίας και του αθλητισμού τα εμβαπτισμένα στα νανοσωματίδια μάλλον κάποια στιγμή πρέπει να κοπάσει.
Ψύλλοι στ΄ αφτιά
Στην αρχή με υπερηφάνεια οι εταιρείες έγραφαν έξω από τις συσκευασίες ότι στο προϊόν μέσα υπάρχει και κάτι από νανοτεχνολογία. Τώρα τα πράγματα άρχισαν να θολώνουν. Συστατικά που τα θεωρούσαμε ακίνδυνα έρχονται κάποιοι ερευνητές και μας λένε ότι: ξέρετε, ναι μεν μπορεί να ήταν ακίνδυνα για να τα καταναλώσετε όταν ήταν σε άλλες διαστάσεις, τώρα που έρχονται σε διαστάσεις... νανοτεχνολογικές δεν μπορείτε να είστε το ίδιο σίγουροι. Και δεν πρόκειται μόνο για τη χρήση σε νέου είδους υφάσματα, φτιαγμένα για να μη λερώνονται εύκολα και για να μη μυρίζουν, που τους πρώτους πανηγυρισμούς έχει διαδεχθεί τόσος σκεπτικισμός και κάποιες εταιρείες θεωρούν ότι θα είναι καλύτερα για τα προϊόντα τους να μην αναφέρεται η λέξη «νανοτεχνολογία», αλλά και για κρέμες, οδοντόπαστες, αποσμητικά.
Βέβαια κανονικά δεν (θα έπρεπε να) είναι στο χέρι τους το αν θα γράφουν την πλήρη σύσταση αλλά προς το παρόν υπάρχει το παραθυράκι. Αν θέλουμε δεν γράφουμε για μια ουσία που έχει κριθεί ακίνδυνη ότι είναι σε μέγεθος νανοσωματιδίων, αν και τώρα, επειδή έχει για τον ίδιο όγκο ουσίας αυξηθεί εξαιρετικά η επιφάνεια (αυξήθηκαν τα σωματίδια) και η επιφάνεια δίνει το «έδαφος» για αντιδράσεις, μπορεί να έχει αλλάξει η τοξικότητά της. Αφού μάλιστα, όπως λέγεται, κάποια υλικά σε μορφή νανοσωματιδίων έχουν την ίδια κακή βελονοειδή δομή που παρουσίαζε και ο επικίνδυνος για τους πνεύμονες αμίαντος.
Τα πρώτα «κρούσματα»
Τον Αύγουστο του 2009-ακόμη χειρότερα- δημοσιεύεται μια εργασία στο περιοδικό «Εuropean Respiratory Journal» όπου για πρώτη φορά έχουμε τον ισχυρισμό ότι νανοσωματίδια είναι υπεύθυνα για τον θάνατο δυο εργατριών στην Κίνα και την πρόκληση παράξενων αναπνευστικών βλαβών σε άλλες πέντε που εργάζονταν σε βιομηχανία χρωμάτων.
Τον Νοέμβριο του 2009 εμφανίζεται στο Νature Νanotechnology κάτι ακόμη πιο ανησυχητικό. Εγινε ένα πείραμα προσομοίωσης της μεμβράνης που αποτελεί τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και εμποδίζει βλαβερές ουσίες από το αίμα να εισχωρήσουν στον εγκέφαλο. Εφτιαξαν μια τεχνητή τέτοια μεμβράνη και έβαλαν από τη μια πλευρά νανοσωματίδια κοβαλτίου-χρωμίου και από την άλλη ανθρώπινα κύτταρα. Και διαπίστωσαν ότι χωρίς να υπάρξει επαφή, εξ αποστάσεως και μόνο, εμφανίστηκε βλάβη στο DΝΑ των κυττάρων. Δεν ξέρουν ακόμη αν αυτό συμβαίνει μόνο με το κοβάλτιο-χρώμιο ούτε πώς ακριβώς δίνεται το σήμα για να εμφανιστεί αυτή η αλλοίωση αλλά τα αποτελέσματα ανησύχησαν πολύ τον επιστημονικό κόσμο. Η συνέχεια θα έχει ενδιαφέρον, αρκεί να μη γίνουν προσπάθειες συσκότισης.
Τον Νοέμβριο του 2009 εμφανίζεται στο Νature Νanotechnology κάτι ακόμη πιο ανησυχητικό. Εγινε ένα πείραμα προσομοίωσης της μεμβράνης που αποτελεί τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και εμποδίζει βλαβερές ουσίες από το αίμα να εισχωρήσουν στον εγκέφαλο. Εφτιαξαν μια τεχνητή τέτοια μεμβράνη και έβαλαν από τη μια πλευρά νανοσωματίδια κοβαλτίου-χρωμίου και από την άλλη ανθρώπινα κύτταρα. Και διαπίστωσαν ότι χωρίς να υπάρξει επαφή, εξ αποστάσεως και μόνο, εμφανίστηκε βλάβη στο DΝΑ των κυττάρων. Δεν ξέρουν ακόμη αν αυτό συμβαίνει μόνο με το κοβάλτιο-χρώμιο ούτε πώς ακριβώς δίνεται το σήμα για να εμφανιστεί αυτή η αλλοίωση αλλά τα αποτελέσματα ανησύχησαν πολύ τον επιστημονικό κόσμο. Η συνέχεια θα έχει ενδιαφέρον, αρκεί να μη γίνουν προσπάθειες συσκότισης.
ΤΟ ΞΕΡΑΤΕ;
Από το 1920 χρησιμοποιήθηκαν νανοσωματίδια για να βελτιωθούν οι ιδιότητες των ελαστικών για τα αυτοκίνητα.
Οι καλλιτέχνες τον Μεσαίωνα χρησιμοποιούσαν νανοσωματίδια χρυσού για να επιτύχουν λαμπρό κόκκινο χρώμα στις μεγάλες συνθέσεις στα παράθυρα των εκκλησιών (ο χρυσός, λεπτά διαμερισμένος σε μέγεθος νάνο-, παρουσιάζεται να έχει χρώμα κόκκινο και όχι χρυσαφί!).
Νανοσωματίδια μεγέθους 70 νανομέτρων μπορούν να εισχωρήσουν στους πνεύμονες. Οταν δεν ξεπερνούν τα 50 νανόμετρα εισχωρούν και στα κύτταρα ενώ κάτω από 30 νανόμετρα εισχωρούν και στον εγκέφαλο.
Σωματίδια ουσιών που δεν γίνονται αντιληπτά από το ανοσοποιητικό σύστημα εμφανίζουν ιδιότητες άγνωστες σε μεγαλύτερες διαστάσεις. Για παράδειγμα, το οξείδιο του αργιλίου που χρησιμοποιείται στην οδοντιατρική σαν αδρανές υλικό σε νανο-διαστάσεις των ίδιων σωματιδίων μπορεί να εκρήγνυται αυθόρμητα και γι΄ αυτό εξετάζουν τη χρησιμοποίησή του ως καυσίμου σε πυραυλικά συστήματα.
Οι αντηλιακές κρέμες με νανοσωματίδια από οξείδιο του ψευδαργύρου και οξείδιο του τιτανίου είναι εντελώς διαφανείς, διότι το μικρό τους μέγεθος δεν επιτρέπει στο φως να σκεδάζεται, όπως γίνεται με τις συνηθισμένες κρέμες όπου τα σωματίδια της αντηλιακής ουσίας είναι πολύ μεγαλύτερα και σκεδάζουν, δηλαδή διασκορπίζονται σε όλες τις κατευθύνσεις, όλα τα μήκη κύματος. Αυτό έχει ανοίξει την όρεξη των εταιρειών που πιστεύουν ότι θα τις προτιμήσει ο καταναλωτής.
ΠΕΡΙΠΑΤΟΣ ΣΤΟΝ ΝΑΝΟΚΟΣΜΟ
Οταν μιλούμε για νανοτεχνολογία σημαίνει ότι θα μπούμε σε έναν κόσμο όπου η βάση μέτρησης του μήκους είναι το δισεκατομμυριοστό του μέτρου, δηλαδή το 0,000 000 001 του μέτρου, που συμβολίζεται με τους χαρακτήρεςnm.
Για να εξοικειωθούμε με τον κόσμο αυτόν μπορούμε να κάνουμε κάποιες συγκρίσεις:
Για να εξοικειωθούμε με τον κόσμο αυτόν μπορούμε να κάνουμε κάποιες συγκρίσεις:
Το 1 μέτρο είναι τόσο πιο μεγάλο από το 1 nm όσο πιο μεγάλη είναι περίπου η Γη σε σχέση με μια μπάλα του γκολφ.
Κατά 1 νανόμετρο μεγαλώνουν τα γένια μας όση ώρα διαρκεί ένα ξύρισμα.
Η διάμετρος από μια τρίχα μαλλιών είναι 50 000 νανόμετρα. Το κεφάλι μιας καρφίτσας δεν είναι μεγαλύτερο από 2 χιλιοστά,άρα είναι κατά 1 εκατομμύριο φορές μεγαλύτερο από ένα νανοσωματίδιο των 2 νανομέτρων.
Η απόσταση μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα μέσα σε ένα μόριο είναι κατά μέσο όρο ένα δέκατο του νανομέτρου. Η διπλή έλικα του DΝΑ έχει διάμετρο περίπου 2 νανόμετρα.
Το μέγεθος των ατόμων γενικά δεν ξεπερνάει το 1 νανόμετρο.
Τα παραδεκτά όρια του νανόκοσμου,αν και δεν υπάρχει αυστηρός ορισμός, είναι από 1 ως 100 νανόμετρα.
Ενα επίπεδο πιο πάνω από τη νανοκλίμακα έχουμε τη μικροκλίμακα και ένα επίπεδο πιο κάτω την ατομική κλίμακα.
Το σώμα μας είναι φτιαγμένο από κύτταρα και τα κύτταρα θεωρούνται οι νανομηχανές της Φύσης. Τώρα πλέον η έρευνα προσπαθεί να βρει τον τρόπο να κατασκευαστούν και άλλες με τεχνητά μέσα διότι στο επίπεδο αυτό της κλίμακας νάνο- πιστεύεται ότι είναι δυνατόν να αρχίσουμε να συναρμολογούμε χρήσιμα πράγματα.
Πηγή tovima.gr
http://koukfamily.blogspot.gr/
