Nuo seno
Žodis „nano“ yra kilęs iš graikų kalbos žodžio „nannos“, kuris reiškia „mažas“. Nanotechnologija yra technologija su mažomis medžiagų dalelėmis – nanodalelėmis, matuojamomis nanometrais. Tai yra tokios nedidelės dalelės, kurios maždaug 80 000 kartų mažesnės už žmogaus plauko storį. Nanotechnologijos – mokslas apie tuos objektus ir struktūras, kurie yra per maži, kad juos pamatytum akimis ir netgi geriausiais optiniais mikroskopais.
„Įvairiais „NanoTechnologiniais“ sprendimais žmonija naudojosi jau nuo seno, kai tik atsirado pirmosios medžiagų gamybos technologijos. Jas apdirbant, buvo dažnai pasinaudojama mažomis struktūromis – nanodalelėmis. Pavyzdžiui, spalvoto stiklo gamybos metu kai kurie meistrai įmaišydavo įvairaus dydžio metalų nanodalelių taip išgaudami kai kurias stiklo spalvas, – paskoja Vilniaus universiteto Chemijos fakulteto Fizikinės chemijos katedros vedėjas prof. habil. dr. Arūnas Ramanavičius, daug laiko ir energijos paskyręs Nanotechnologijų ir medžiagotyros centro „NanoTechnas“ sukūrimui. – Taigi įvairios nanostruktūros taikomos moksle ir netgi praktikoje jau senai.“
Tiesa, pats terminas oficialiai pavartotas tik XX a. viduryje. Pirmą kartą apie tokias mažas struktūras 1959 m. prabilo žymus fizikas profesorius Ričardas Fainmanas. Jis teigė, kad fizikos dėsniai nedraudžia kurti tokių mažų dalelių, kurių dydis prilygtų kelių ar kelių dešimčių molekulių ar atomų dydžiui, ir kad ateityje mokslininkai sukurs tokius mažus robotus, kurie galės patys save replikuoti ir dauginti.
Nieko stebuklingo
Maždaug prieš 25 metus nanotechnologijų terminai labai sparčiai pradėjo plisti tarp mokslininkų. „Bene pagrindinė priežastis buvo ta, kad atsirado galimybė paaiškinti žmonėms, kodėl reikalingos naujos medžiagos, pasižyminčios naujomis savybėmis, kurios gaunamos, panaudojant tam tikras nanostruktūras, – sako A. Ramanavičius. – Mokslininkai pamatė, kad skiriasi medžiagų savybės, kai imamas tos medžiagos gabalas ir vos kelios molekulės. Taip pastebėti tam tikri labai specifiniai nanoefektai, kurie yra būdingi tik tam tikroms nanostruktūroms.“
Pasak pašnekovo, nanotechnologijose nei fizikui, nei chemikui nėra nieko stebuklingo. Ilgus metus buvo galvojama, kaip sukurti kažką didesnio, tačiau jau senai buvo žinoma, kad ir mažos dalelės turi tam tikrų patrauklių savybių. „Taip buvo sukurti savaime nusivalantys paviršiai. Nieko stebuklingo, tačiau tokios paviršių savybės, labai palengvina gyvenimą“, – teigia profesorius.
Tam tikrais nano storio hidrofobinių medžiagų sluoksniais padengtas paviršius „atstumia“ vandenį, todėl vanduo ant tokio paviršiaus neužsilaiko ir tiesiog nuteka juo. Tai ypač patogu naudoti gaminant namų ar automobilių langų stiklus.
Džiuginantys pasiekimai
Nanotechnologijos gelbsti ne tik modifikuojant įvairius paviršius. Yra ir daugiau naudingo panaudojimo pavyzdžių: „Prie sėkmingo nanotechnologijų pritaikymo buityje pavyzdžių priskirčiau įvairių nanodalelių turinčius variklio tepalus, kurie šiek tiek jį „pagydo“, todėl tokiais tepalais tepamas variklis tarnauja ilgiau, – sako A. Ramanavičius. – Nanotechnologijos labai pravers ir ženklinant prekes bei įvairius saugomus daiktus. Dabar yra sugalvoti prekių „nanobarkodai“, kurių plika akimi net nepamatysi, o panaudojus tam tikras technologijas, tie kodai gali būti lengvai nuskaityti. Tokie sprendimai gali apsaugoti nuo vagysčių.“
Nanotechnologijų svarba statybų pramonei taip pat labai didelė. Pavyzdžiui, iš išorės nepermatomas stiklas, kuris, žiūrint iš vidinės pusės, yra visiškai skaidrus. Taip pat naujos kartos nanodariniais modifikuotos statybinės medžiagos, kurios pasižymi naujomis ypatybėmis: patvarumu, atsparumu aplinkos poveikiui, didesne šilumine varža ir pan.
Ateitis – biomedicinoje
Biomedicina – viena iš tų sričių, į kurią bene sėkmingiausiai veržiasi nanotechnologijos. Nors kol kas dideliais jau kasdienėje medicinos praktikoje pritaikytais pasiekimais čia pasigirti dar anksti, tačiau daug tikimasi iš biomedicininių nanorobotų, kurie aktyviai kuriami įvairiose pasaulio laboratorijose.
„Nanorobotai – tai tam tikros nanostruktūros, kurios pasižymi daugiafunkcionalumu, pavyzdžiui, atpažįsta vėžines ląsteles, prie jų prisijungia ir galų gale jas sunaikina, – sako A. Ramanavičius. Tokie nanorobotai galėtų būti įleidžiami į organizmą, atpažinę ligos pažeistas ląsteles, prisijungtų prie jų ir jas sunaikintų arba įsiskverbtų į jų vidų ir ten „išleistų“ reikalingus medikamentus, kurie atkurtų ląstelės funkcijas arba sunaikintų nevaldomą ląstelę. Taip būtų užtikrinama, kad reikalingi vaistai patektų tik į pažeistas ląsteles, o ne pasklistų po visą organizmą. Tai perkeltų patį medicinos mokslą į kitą lygmenį – pacientas būtų gydomas su minimalia invazija į organizmą ir minimaliais šalutiniais efektais.
Panašius nanorobotus šiuo metu bando sukurti ir A. Ramanavičiaus vadovaujamo Nanotechnologijų ir medžiagotyros centro „NanoTechnas“ kolektyvas.
Kita svarbi nanomedicinos šaka yra organų regeneravimas. Šiuo metu tikimasi, kad iš žmogaus kamieninių ląstelių bus galima išauginti bet kokį organą mėgintuvėlyje ar kito donoro organizme. Tai leistų padidinti regeneratyvinės medicinos veiksmingumą, užtikrinant sėkmingą gyvybiškai svarbių operacijų baigtį ir išgelbstint ne vieno žmogaus gyvybę arba pagerinti rimtų sveikatos sutrikimų turinčių pacientų gyvenimo kokybę.
Diegiama pamažu
Nanotechnologijų srityje pirmauja JAV, antroje vietoje, ko gero, jau yra Kinija.
„Tačiau Europoje į nanotechnologijų diegimą, ypač medicinoje, žiūrima su labai didele atsarga. Mano nuomone, tai nėra blogai. Šalys, kur leidžiama naujoves diegti greičiau ir paprasčiau, yra progresyvesnės, tačiau drauge susiduria ir su didesne rizika bei galimomis neigiamomis pasekmėmis. Iki galo neištirtos technologijos, įdiegtos į kasdienį vartojimą, gali sukelti nenuspėjamą neigiamą poveikį“, – teigia A. Ramanavičius.
Pasak pašnekovo, Lietuva nanotechnologijų srityje negali būti lyderė net ir Europos kontekste. „Mes turime mokslinį potencialą, bet turime ir didžiulį biurokratinį mechanizmą, kuris užima bene daugiau laiko nei galime skirti mokslui. Tokia yra mūsų – bandančių dirbti aktyviau mokslininkų – kasdienybė“, – apgailestauja profesorius.
Pasak jo, lietuviai kuria daug ir įvairių nanodarinių, tačiau pardavimų mąstai dėl to paties biurokratizmo ir kitų objektyvių priežasčių dar labai maži.
Atpažinti nanodaleles
Lietuvoje nėra lengva įdiegti naujus nano išradimus. Viena vertus, tai nėra gerai, kadangi stabdomas technologinio potencialo vystymasis. Kita vertus, toks konservatyvus požiūris saugo mus nuo nepakankamai išbandytų naujovių. Tačiau, kas mus apsaugos nuo nano bandymų, kurie diegiami Kinijoje ir kitose šiuo aspektu liberalesnėse šalyse? Ar galime būti tikri, kad nesame jų eksperimentiniai triušiai?
„Tam, kad galėtume identifikuoti, ar kinai nenaudoja kokių nors sveikatai kenksmingų medžiagų ar technologijų, ir ar tai nepatenka į mūsų rinką, mums reikia turėti savo labai išvystytą detekcijos sistemą. Čia mums vėl gali pasitarnauti tokie nanotechnologiniai produktai kaip nanojutikliai (angl. nanosensors), kurie gali labai selektyviai atpažinti tam tikras medžiagas ir netgi nanodaleles. Taigi apsauga prieš nepageidaujamas nanomedžiagas dažniausiai taip pat yra vykdoma naudojant įvarius nanotechnologinius sprendimus. Beje, jutiklių kūrimo sritis kaip tik yra viena iš retų sričių, kur lietuviai turi puikų įdirbį ir ilgametę patirtį“, – sako A. Ramanavičius.
Rinkodaros triukai
Nanotechnologijos – mokslo sritis, kurioje dar laukia daugybė svarbių atradimų. Tačiau kol kas paprastam vartotojui skubėti visko išbandyti pačiam A. Ramanavičius nepataria.
„Deja, kaip ir bet kur kitur, nanotechnologijų srityje taip pat pasitaiko ne visai sąžiningų verslininkų veiksmų pavyzdžių, kai įvairios nanodalelės yra naudojamos ne dėl realios būtinybės, o tik kaip rinkodaros gudrybė. Pavyzdžiui, aukso ir kitokios nanodalelės dažnai naudojamos gaminant įvairius kosmetinius kremus, nors neturi jokio teigiamo efekto. Gerai, jeigu tai bent jau nekenkia, tačiau niekas negali to užtikrinti, – sako pašnekovas. – Paprastam vartotojui atpažinti gerą produktą nuo to, kuris sukurtas rinkodaros tikslais, nėra lengva. Renkantis tokias prekes aš siūlyčiau išlikti konservatyviems – tai bene vienintelis būdas neįkliūti į spąstus. Jeigu jūs daugybę metų naudojote vieną kremą, kuris jums tiko ir patiko, tai ir naudokite – neskubėkite bandyti naujo, su aukso dulkėmis ar nanodalelėmis. Dar ne laikas – nereikia visko bandyti ant savęs. Nebent patys norite pabūti laboratoriniais triušiais.“
Pasak profesoriaus, prieš keletą metų jam net teko matyti nanokelnes. „Pasiūtos iš audinio, kuriame panaudotos tam tikros nanodalelės. Tik ar to tikrai reikia? Kuo stebuklingos gali būti tokios kelnės? Tačiau žmonės jas perka, nes reklamoje yra stebuklingas žodelis „nano“, – sako A. Ramanavičius.