 |
«Σμιλεύοντας» την ύλη σε μοριακή κλίμακα δημιουργούμε εκπληκτικά υλικά. Χρειάζεται όμως πολλή προσοχή…
Ελαφρά και ανθεκτικότατα τζάμια, νιπτήρες που αυτοκαθαρίζονται, κάλτσες που δεν μυρίζουν, μπογιές που «τρώνε» το νέφος και πολλά καινούρια φάρμακα για τον καρκίνο και τη «συγκόλληση» των αρτηριών. Όλα αυτά τα υλικά είναι ήδη πραγματικότητα, προαναγγέλλοντας μια επανάσταση ισάξια με τη γενετική αλλά με κινδύνους που δεν πρέπει να υποτιμηθούν. Σήμερα, η νανοτεχνολογία, δηλαδή η τεχνική χειρισμού της ύλης στα θεμελιώδη συστατικά της, αποτελεί έναν κλάδο στον οποίο επενδύονται δισεκατομμύρια ευρώ και αποκτά όλο και μεγαλύτερη σημασία.
Στιβαρά και οικολογικά
Αυτή η νέα τεχνολογική επανάσταση δεν είναι άμεσα ορατή, γιατί εξελίσσεται σε μικροσκοπική κλίμακα. Εκεί σημείο αναφοράς είναι το «νανόμετρο», μια μονάδα μέτρησης 100.000 φορές μικρότερη από τη διάμετρο μιας τρίχας. Βρισκόμαστε, λοιπόν, στον κόσμο των μορίων. Πολλές από τις τωρινές εφαρμογές συνίστανται στα «νανοδομημένα υλικά», δηλαδή σε υλικά που έχουν τροποποιηθεί με την προσθήκη σωματιδίων με διαστάσεις από 1 ως 100 νανόμετρα. Σε αυτή την κλίμακα οι ιδιότητες των υλικών αλλάζουν· το ασήμι, για παράδειγμα, όταν μετατραπεί σε νανοσκόνη γίνεται αντιβακτηριδιακό. Αν προσθέσουμε νανοσωματίδια στα μέταλλα, δημιουργούνται πιο στιβαρά υλικά σε σύγκριση με τα αρχικά μέταλλα ίσου βάρους. Αυτά τα καινούρια υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή πιο ελαφριών μέσων μεταφοράς και συνεπώς να συμβάλλουν στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμων. Πολλά νανοσωματίδια χρησιμοποιούνται επίσης ως καταλύτες για τη μείωση της ποσότητας των ρυπογόνων αερίων που παράγονται από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης.
Καθαρές λύσεις
Ένα πολυχρησιμοποιημένο νανοϋλικό είναι το διοξείδιο του τιτανίου· υπό τη μορφή νανοσωματιδίων απορροφά τις υπεριώδεις (UV) ακτίνες και ενεργοποιεί χημικές αντιδράσεις που καταστρέφουν ρυπαντές όπως το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του αζώτου. Αυτή η ουσία χρησιμοποιείται τόσο σε αντηλιακές κρέμες όσο και σε υλικά κατά του νέφους. Για παράδειγμα, έχουν δοκιμαστεί κάποια είδη τσιμέντου και μπογιάς που περιέχουν νανοσωματίδια αυτού του τύπου, τα οποία μείωσαν την ποσότητα πολλών ρυπαντών. Παρουσιάζουν επίσης το πλεονέκτημα ότι προστατεύουν τις επιφάνειες που επενδύουν και τις διατηρούν καθαρές για περισσότερο χρόνο.
Τα νανοσωματίδια τιτανίου μπορούν να εισαχθούν και στο γυαλί για την κατασκευή παρμπρίζ και παραθύρων που αυτοκαθαρίζονται: τα σωματίδια μετατρέπουν τη βρομιά σε ουσίες που «ξεπλένονται» από τη βροχή. Παρόμοιο αποτέλεσμα μπορεί να υπάρξει και για την επιφάνεια του νιπτήρα, χάρη στο φαινόμενο του λωτού, με τη δημιουργία πολλών εσοχών μικροσκοπικών διαστάσεων που μιμούνται τη δομή των φύλλων του λωτού. Πράγματι, τα φύλλα αυτού του φυτού καλύπτονται από μικροτριχίδια, πάνω στα οποία το νερό γλιστρά παρασύροντας τη βρομιά.
Σμίκρυνση
Με ακόμα πιο λεπτά μικροτριχίδια μπορούν να κατασκευαστούν «ξηρά» αυτοκόλλητα που μιμούνται την επιφάνεια των ποδιών που διαθέτουν οι σαύρες γκέκο. Πρόσφατα στο Πανεπιστήμιο του Άκρον στις ΗΠΑ δημιουργήθηκε κάτι παρόμοιο: μια επιφάνεια καλυμμένη με νανοσωλήνες άνθρακα, με κολλητική δύναμη 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή των γκέκο. Οι νανοτεχνολογίες υπόσχονται επανάσταση και στην ηλεκτρονική. Ήδη σήμερα τα μικροτσίπ που διατίθενται στο εμπόριο περιέχουν στοιχεία με μέγεθος μόλις 65 νανόμετρα. Αλλά η τάση για σμίκρυνση θα οδηγήσει σύντομα σε ακόμα μικρότερα στοιχεία, και οι εταιρείες πληροφορικής σκέφτονται ήδη την επόμενη γενιά «μοριακών υπολογιστών», στους οποίους οι θεμελιώδεις λογικές πράξεις θα εκτελούνται από μόρια. Πολλά υποσχόμενοι σε αυτό τον τομέα είναι οι νανοσωλήνες άνθρακα, που είναι καλοί αγωγοί του ρεύματος και παρουσιάζουν ενδιαφέρουσες μηχανικές ιδιότητες, καθώς είναι πιο ανθεκτικοί από το ατσάλι στην τριβή.
Πράσινη ενέργεια
Οι νανοσωλήνες άνθρακα και άλλα είδη νανονημάτων έχουν μελετηθεί αρκετά για τη δημιουργία αποτελεσματικών κυψελών καυσίμων. Πρόκειται για διατάξεις που οδηγούν στην αντίδραση του υδρογόνου με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας. Από αυτή τη διαδικασία παράγονται καθαρό νερό, ενέργεια και… καμία ρυπογόνος ουσία. Προς τα παρόν οι επιστήμονες προσπαθούν να κατασκευάσουν μικροκυψέλες στις οποίες το υδρογόνο θα αντιδρά με το οξυγόνο, και τα φορτία που θα δημιουργούνται κατά τη διαδικασία αυτή θα συγκεντρώνονται από τα ηλεκτρικά (νανο)νήματα και θα οδηγούνται στα ηλεκτρόδια για την παραγωγή ρεύματος. Το ίδιο ισχύει και για τις ηλιακές κυψέλες. Σε αυτή την περίπτωση, οι ηλιακές ακτίνες θα δημιουργούν ηλεκτρικά φορτία στις κυψέλες, τα οποία πρέπει να συγκεντρώνονται από ένα πυκνό δίκτυο νανονημάτων.
Ιατρική επανάσταση
Οι νανοτεχνολογίες υπόσχονται επανάσταση και στην πρόληψη, τη διάγνωση και τη θεραπεία διάφορων ασθενειών. Στο τμήμα βιοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Ράις στο Χιούστον των ΗΠΑ, η ομάδα της Τζένιφερ Γουέστ μελετά τρόπους ραφής των αγγείων και επούλωσης των ιστών, ώστε να μειωθεί ο χρόνος των χειρουργικών επεμβάσεων. Η ομάδα της Γουέστ δημιούργησε μια νανοκόλλα που αποτελείται από σωματίδια χρυσού, τα οποία απορροφούν κάποια μήκη κύματος του φωτός. Αν αλειφτεί στις τομές και ενεργοποιηθεί από μία ακτίνα λέιζερ, ενώνει με αόρατο και ακριβή τρόπο τους ιστούς, όπως κάνει σήμερα η οξυγονοκόλληση στο σίδερο.
Το ασήμι, πάλι, εισέρχεται στην πρόληψη και τη θεραπεία μολυσματικών ασθενειών. Τα νανοσωματίδια αργύρου σκοτώνουν ιούς, μύκητες ακόμα και βακτήρια ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. Μάλιστα, η αγγλική εταιρεία QinetiQ Nanomaterials έχει ήδη δημιουργήσει μια μέθοδο για την ενσωμάτωση νανοσωματιδίων αργύρου σε ίνες για διάφορες εφαρμογές, όπως για τον έλεγχο της κακοσμίας των παπουτσιών και των ρούχων, την επένδυση τοίχων και δαπέδων, αλλά κυρίως την παραγωγή πόμολων για πόρτες και αποστειρωμένων υλικών για τα χειρουργεία, ώστε να καταπολεμηθεί η εξάπλωση των ενδονοσοκομειακών λοιμώξεων.
Το επόμενο βήμα μελετάται από τον Κρις Μπινς στο Πανεπιστήμιο του Λέστερ στην Αγγλία, ο οποίος θέλει να εισάγει νανοσωματίδια σε εισπνεύσιμα και ενέσιμα φάρμακα. Μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε στα Πανεπιστήμια του Τέξας και του Μεξικό απέδειξε ότι αν αυτά τα «σφαιρίδια» αργύρου επωαστούν σε θερμοκρασία σώματος με τον ιό του AIDS, τον εξολοθρεύουν μέσα σε τρεις ώρες.
Πόλεμος κατά του καρκίνου
Οι νανοτεχνολογίες υπόσχονται πολλά κυρίως στη διάγνωση και τη θεραπεία όγκων. Ο Μπαλάνι Παντσαπακεσάν, από το Πανεπιστήμιο του Ντέλαγουερ στο Νιούαρκ των ΗΠΑ, επένδυσε την επιφάνεια νανοσωλήνων άνθρακα με ένα μονοκλωνικό αντίσωμα, δηλαδή μια τεχνητή πρωτεΐνη που αναγνωρίζει μια άλλη, η οποία υπάρχει μόνο σε ένα ορισμένο είδος καρκίνου. Αυτή η μέθοδος διάγνωσης θα μπορούσε να επεκταθεί σε όλα τα είδη καρκίνου, γιατί κάθε καρκινικό κύτταρο διαθέτει στην επιφάνειά του είκοσι περίπου χαρακτηριστικές πρωτεΐνες, που αναφέρουν ακόμα και το στάδιο στο οποίο έχει φτάσει η αρρώστια. Οι ερευνητές ελπίζουν να δημιουργήσουν ειδικούς υποδοχείς για κάθε είδος καρκίνου, που θα μπορούν να κάνουν μια γρήγορη και ακριβή διάγνωση με μόλις μία σταγόνα αίματος.
Στο Πανεπιστήμιο Ράις του Χιούστον η Αμάντα Λόουερι σκέφτεται ήδη τη θεραπεία: ενώνει «νανοσφαιρίδια» χρυσού, 170 φορές μικρότερα από ένα καρκινικό κύτταρο, σε ένα αντίσωμα που αναγνωρίζει το Her2, τον υποδοχέα των κυττάρων του καρκίνου του στήθους. Αν εγχυθούν στην κυκλοφορία του αίματος, αυτά τα νανοσφαιρίδια φτάνουν στο στόχο και, αφού ζεσταθούν από έξω με μια υπέρυθρη ακτίνα λέιζερ, καίνε τα άρρωστα κύτταρα. Απέναντι σε αυτή τη θεραπεία τα άρρωστα κύτταρα δεν μπορούν να αναπτύξουν καμιά αντίδραση.
Παράλληλα, η Καρόλα Λέσνερ, στο Κέντρο Βιοϊατρικής Έρευνας Πένινγκτον στις ΗΠΑ, δημιουργεί μια τριάδα που αποτελείται από μία ορμόνη που έχει το ρόλο του οδηγού, ένα νανοσωματίδιο του οξειδίου του σιδήρου που έχει το ρόλο του οχήματος και ένα αντικαρκινικό φάρμακο, το Hecate, που έχει το ρόλο του δολοφόνου. Ο οδηγός κατευθύνει το όχημα στα καρκινικά κύτταρα, τα οποία σκοτώνονται από το φάρμακο με επιλεκτικό τρόπο, είτε πρόκειται για κύτταρα του πρωταρχικού όγκου είτε για μικρομεταστάσεις καρκινικών κυττάρων που κυκλοφορούν στο αίμα.
Μικρό αλλά κακό
Αρκούν λίγες εκατοντάδες ευρώ για να παραγγείλετε νανοσωματίδια από το διαδίκτυο. Στη διεύθυνση που θα υποδείξετε θα φτάσει μια πλαστική σακούλα που θα περιέχει ένα χάρτινο φάκελο μέσα στον οποίο θα βρίσκεται μια σκόνη σαν φούμο. Έτσι μοιάζει ένα γραμμάριο νανοσωλήνων άνθρακα. Συνημμένες θα βρείτε τις οδηγίες: φορέστε γάντια ώστε να μην έρθει το δέρμα σε άμεση επαφή με τους μικροσκοπικούς μαύρους κόκκους του άνθρακα, και μια μάσκα για να μην εισχωρήσουν στους πνεύμονες.
Επικίνδυνα υλικά
Ο χειρισμός των νανοϋλικών πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή, γιατί το ίδιο στοιχείο που κάνει ελπιδοφόρες τις νανοβόμβες σε θεραπευτικό επίπεδο, δηλαδή η ικανότητά τους να εισχωρούν ακόμα και στα ίδια τα κύτταρα, μετατρέπεται σε πρόβλημα αν σκεφτούμε τη μόλυνση από νανοσωματίδια. Η λιγότερο θαυμαστή όψη των νανοσωματιδίων έγινε πρόσφατα γνωστή. Στις 31 Μαΐου 2005 ο Κέβιν Μάνεϊ, υπεύθυνος της στήλης για την τεχνολογία στο περιοδικό Usa Today, έγραφε ότι «δεν υπάρχουν αποδείξεις ότι τα νανοϋλικά βλάπτουν, και ο νανοσκεπτικισμός δεν έχει λόγο ύπαρξης». Ένα μήνα αργότερα επανόρθωνε δημόσια το σφάλμα του παραδεχόμενος ότι μπορεί να έκανε λάθος.
Οι πρώτες αψιμαχίες ανάγονταν όμως ένα χρόνο πριν, όταν η Έβα Όμπερντορστερ, περιβαλλοντική τοξικολόγος στο Southern Methodist University του Ντάλας, απέδειξε ότι τα ψαράκια που μπήκαν σε νερό που περιείχε το νανοϋλικό φουλερένια, σε συγκέντρωση 500 μέρη προς ένα δισεκατομμύριο, παρουσίασαν εγκεφαλικές βλάβες. Και έτσι στο επιστημονικό περιοδικό Environmental Health Perspectives εμφανίστηκε για πρώτη φορά ο όρος «νανοτοξικολογία», η επιστήμη που ασχολείται με τις συνέπειες των νανοϋλικών.
«Με τα νανοϋλικά δεν πρέπει να εφησυχάζουμε γνωρίζοντας τις ιδιότητες των αρχικών υλικών», λέει η Όμπερντορστερ. «Είτε πρόκειται για χρυσό είτε για μόλυβδο, η τοξικότητα είναι δύσκολο να προβλεφθεί, γιατί είναι διαφορετική από εκείνη των μετάλλων σε μακροσκοπικό επίπεδο».
Αναπνευστικά προβλήματα
Η χημικός Βίκι Κόλβιν παρατήρησε ότι πέθαναν οι μισές καλλιέργειες κυττάρων από ανθρώπινο δέρμα και ήπαρ όταν τις έβαλε σε ένα έδαφος καλλιέργειας που περιείχε νανοσωλήνες σε συγκεντρώσεις 20 μέρη προς ένα δισεκατομμύριο. Αν εισπνευστούν, οι νανοσωλήνες βλάπτουν τους πνεύμονες μέχρι που προκαλούν μείωση της αναπνευστικής ικανότητας των ποντικών, όπως απέδειξε η Άννα Σβεντόβα του Εθνικού ινστιτούτου επαγγελματικής ασφάλειας και υγείας στις ΗΠΑ. Τα νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου, που περιέχονται σε αντηλιακές κρέμες, διεγείρουν τα εγκεφαλικά κύτταρα των ποντικών παράγοντας ουσίες που βραχυπρόσθεμα τα προστατεύουν, όμως μακροπρόθεσμα τα καταστρέφουν. Αυτό απέδειξε η Μπελίνα Βερονέζι του EPA, του Αμερικανικού φορέα περιβαλλοντικής προστασίας, στη διαδικτυακή σελίδα του Nature.
Πολλοί επιστήμονες αναρωτιούνται τι συμβαίνει με τα νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου που καταλήγουν στα νερά των ποταμών και των θαλασσών, αφού ξεπλυθούν από το σώμα μας. Τον περασμένο Μάιο, 97 άτομα παρουσίασαν αναπνευστικά προβλήματα, και σε έξι περιπτώσεις ήταν τόσο σοβαρά που διακομίστηκαν στο νοσοκομείο με πνευμονικό οίδημα. Όλοι, σύμφωνα με το BfR, το γερμανικό ινστιτούτο εκτίμησης κινδύνου, είχαν χρησιμοποιήσει το Magic Nano, ένα προϊόν σε σπρέι που κάνει τις επιφάνειες και τους καθρέφτες του μπάνιου απωθητικούς για τη βρομιά. Αφού αποσύρθηκε βιαστικά από την αγορά, ακόμα και σήμερα δε γνωρίζουμε τι περιείχε.
Κρυφοί κίνδυνοι
Στο εμπόριο διατίθενται 381 προϊόντα που αξιοποιούν τις νανοτεχνολογίες (ο κατάλογος δημοσιεύεται στο http://www.nanotechproject.org/index.php?id=44&action=view). Ο Άντριου Μέιναρντ, επιστημονικός σύμβουλος του Προγράμματος Αναδυόμενων Νανοτεχνολογιών, προειδοποιεί: «Ανεξάρτητα από το τι περιείχε, το Magic Nano σήμανε συναγερμό. Χωρίς έρευνα για τους ενδεχόμενους κινδύνους για την υγεία και το περιβάλλον, δύσκολα οι καταναλωτές θα εμπιστευτούν τα νανοϋλικά».
Δεν είναι όμως εύκολη η χορήγηση χρηματοδότησης, όπως πολύ καλά γνωρίζει η Αντονιέτα Γκάτι, συντονίστρια σε διεθνές επίπεδο του ευρωπαϊκού σχεδίου Nanopathology. Με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο «βλέπει» πού καταλήγουν τα νανοσωματίδια που παράγονται από τη χρήση των αποτεφρωτήρων απορριμμάτων σε υψηλές θερμοκρασίες. «Μετά την εισπνοή, σε 60 δευτερόλεπτα βρίσκονται στο αίμα», λέει η Γκάτι, «μετά από μία ώρα στο συκώτι. Ξεπερνούν τα αμυντικά φράγματα των πνευμόνων, των εντέρων και του εγκεφάλου. Εισέρχονται ακόμα και στον πυρήνα των κυττάρων. Οι μακροφάγοι, οι σκουπιδιάρηδες του σώματος, δεν μπορούν να τα εξολοθρεύσουν. Όσα προέρχονται από πιο βαριά μέταλλα (βισμούθιο, σίδηρο, κοβάλτιο, βολφράμιο) είναι καρκινογόνα. Ναι, είναι αλήθεια, χρειαζόμαστε τις νανοτεχνολογίες, αλλά πρέπει πρώτα να μελετήσουμε τους κινδύνους τους».
Αρχειοθετήθηκε ως : 1
