Przyszłość medycyny – nanorobot, który oczyści zapchane żyły, naprawi uszkodzone tkanki, a nawet błędy w DNA
Coraz częściej wpadają nam w ręce kolorowe foldery z różnych dziedzin techniki szermujące z niezwykłą nonszalancją i jak sądzę z nieuzasadnioną przesadą terminami wywodzącymi się od tajemniczego terminu „nanotechnologia”. Przemysł materiałów budowlanych, w tym głównie chemii budowlanej, też zapadł na tę zaraźliwą, jak widać „marketingową dolegliwość”. Jeśli Drodzy Czytelnicy pozwolicie, choć odrobinę przybliżę „w czym rzecz”. Sądzę bowiem, że sztuczna powaga „naukowego” bełkotu zaciemnia jedynie prosty, oczywisty obraz technologicznych faktów.

Richard Feynman, matematyk, genetyk, artysta malarz, czynny perkusista samby i twórca nanotechnologii

Pan i władca nano

Wszystko zaczęło się 29 grudnia 1959 r. Wtedy to na spotkaniu szacownego American Physical Society w murach nie mniej sławnego Caltechu (California Institute of Technology) zaszczytu wygłoszenia wykładu kończącego rok dostąpił 41-letni wtedy Mr Richard Feynman. To niezwykły człowiek, jeden z najbardziej oryginalnych fizyków XX wieku, znakomity matematyk i filozof, genetyk, król życia, artysta malarz i czynny perkusista samby itd.

Wygłosił odczyt, którego żartobliwy tytuł brzmiał „There’s Plenty Room at the Bottom” (w wolnym tłumaczeniu – Tam na dole jest jeszcze dużo miejsca). Wykład zaczął od analizy realnej możliwości zapisania na powierzchni łebka szpilki treści całej 24-tomowej Encyklopedii Britanniki. Nikt nie przewidywał wówczas historycznych konsekwencji płynących z tak żartobliwie zadanego pytania. Moment ten bowiem przyjmuje się za datę narodzin nowej gałęzi nauki i technologii nazywanej od tej chwili „nanotechnologią”.

Atmosfera została podgrzana przez autora dodatkowo ogłoszonym na zakończenie wykładu konkursem (tzw. „Nagrody Feynmana”) Ogłosił oto, że wypłaci 1000 dolarów nagrody dla wykonawcy sprawnego silnika mieszczącego się w sześcianie o boku 1/64 cala i drugie tyle za zmniejszenie strony książki 1/25 000. Wielki Feynman pewien był, że przyjdzie wypłacić te sumy jego spadkobiercom. Jakież było jego i świata zdziwienie, gdy już w 1960 r. po pierwszą nagrodę zgłosił się młody 35-letni inżynier William H. McLellan, pokazując działający silnik mieszczący się w gabarytach wyznaczonych w konkursie, a ważący 250·10-6 g. Na wypłatę drugiego tysiąca trzeba było poczekać do 1985 r. kiedy to Thomas Newman z Stanford University pokazał zapis fragmentu „Opowieści o dwóch miastach” Karola Dickensa w wymaganej konkursem skali. Dalej już poooszło.

Nanorurka węglowa, której wykorzystanie jest praktycznie nieograniczone np. przemysł motoryzacyjny (samochody elektryczne i hybrydowe), genetyka (wprowadzenia materiału do DNA komórki

Marzenie biologów

Dziś te zabawne technologiczne osiągnięcia jawią się dziecinną igraszką w porównaniu z współczesnymi osiągnięciami, np. umieszczeniem za pomocą strumienia jonów galu na pokrytej złotem krzemowej płytce pełnego tekstu Starego Testamentu (2007), czy wykonanie za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego napisu IBM składającego się z 35 pojedynczych atomów ksenonu i wiele, wiele innych zaskakujących prac. Ale granica możliwości ciągle się przesuwa. Sama przyroda pokazuje cele. Przykład? Ot choćby protonowy silnik bakterii Escherichia coli o wielkości 1·10-6 m i masie 1·10-9 g. W porównaniu z silnikiem McLellana jest on ok. 200 000 razy mniejszy i 250 miliardów razy lżejszy.

Niestety w tym krótkim tekście nie jestem w stanie zasygnalizować choćby pobieżnie podstawowych kierunków aktualnie prowadzonych badań. Na szczęście jest sporo doniesień w prasie. Czytajcie, słuchajcie, patrzcie. Niech Was elektryzują takie terminy jak: nanorurki, fullereny studnie kwantowe, druty i kropki kwantowe, jednoelektronowy tranzystory i mikroprocesory molekularne, komputer kwantowy, ultracienkie światłowody, źródła światła, inteligentna mgła, supercząsteczki, mechaniczny nanokomputer, inteligentne opakowania itd., itp. Warto się nad tym pochylić i zastanowić.

Nanobełkot

Klasycznie, wedle myśli pionierów nanotechnologii, termin ten opisuje trzy różne dziedziny techniki:
- Konstruowanie złożonych struktur (maszyn) z pojedynczych atomów,
- Głęboko zaawansowaną miniaturyzację w elektronice,
- Modelowanie procesów zachodzących w żywych organizmach.


Napis IBM składający się z 35 pojedynczych atomów ksenonu
Niestety, ostatnie lata przyniosły istotne zmiany w definiowaniu zakresu nanotechnologii. Wielu odeszło od przejrzystej idei nanorobotów (assemblerów). Istotna część technologów, naukowców, biznesmenów i biurokratów wykorzystując aktualną fascynację autentycznymi technologicznymi osiągnięciami skal ultra-, mikro- zaczęło nagminnie używać tego terminu do nazywania wszelkich produktów, których liniowe wymiary są mniejsze niż 100 nm. W ten sposób wiele typowych, standardowych zagadnień współczesnej inżynierii materiałowej zyskało sztuczną nobilitującą kwalifikację, w kontekście głównie marketingowym. Tak pojmowana nanotechnologia nie jest tę samą klasyczną, Feynmanowską nanotechnologią i prowadzić to może do nieporozumień. Oczywiście, jeśli za nanotechnologię będziemy rozumieli „ogólną nazwę całego zestawu technik i sposobów tworzenia rozmaitych struktur o rozmiarach nanometrycznych (od 10 do 1000 nanometrów), czyli na poziomie pojedynczych cząsteczek”, to zgoda. Takie rozumienie terminu prowadzi do wątpliwego uzasadnienia jego użycia w każdej sytuacji, kiedy materiał jest tylko modyfikowany dodatkami, które posiadają jedynie odpowiednie rozmiary (nano). Stąd otwierając wiele katalogów, znajdujemy całe zestawy nanozapraw, nanofug i nanofarb. Stosując powyższe zasady, konsekwentnie należałoby dość radykalnie zmienić optykę widzenia problemu, stosowania terminologii tyczącej się wielu materiałów, technologii, a nawet zawodów.

PS Gdzieś na Wielkiej Bieszczadzkiej w okolicach Smereka, Wetliny jest miejsce, gdzie zawsze staram się zatrzymać u znajomego gazdy i kupuję najsmaczniejsze na świecie oscypki, prawdziwy bieszczadzki bundz i popijam chłodną żętycą. Rozkosz. Następnym razem poradzę szacownemu gospodarzowi, aby w celach reklamowo-marketingowych sprzedawał już tylko nanooscypki, dawał do picia nanożętycę i kazał się do siebie zwracać per Panie Nanogazdo, a wszystko to w nanobacówce. (Dutki mają być tylko nie nano). Ma do tego pełne prawo, bo micele kazeiny w jego mleku, z którego wyrabia te wszystkie pyszności, to sfery o średnicach ok. 100 nm. Jednoznacznie, więc „robi” w nanotechnologii. Ale On tego chyba nie wie… a może to lepiej…? I niech tak zostanie.