Come sfruttare il potenziale delle nanotecnologie ed evitare le loro potenziali conseguenze negative? Questa è stata la domanda che Christine Peterson ha posto quando ha fondato il Foresight Institute, un think tank senza scopo di lucro sulla nanotecnologia trent'anni fa. E ora, dice, questa domanda continua a guidarla. Negli ultimi dieci anni, la nanotecnologia ha compiuto progressi significativi e ha trovato alcune applicazioni pratiche. Alcuni stanno sviluppando progetti su nanoscala per impianti medici che potrebbero stimolare la crescita delle cellule ossee e l'espressione genica positiva. Altri stanno lavorando per creare nanoparticelle gestibili in grado di rilevare e persino distruggere le cellule tumorali.
L'idea delle nanomacchine che viaggiano attraverso il tuo corpo e lo riparano a livello cellulare si è avvicinata alla realtà grazie allo sviluppo di nanomotori e nano-razzi. Ma prima di arrivarci, Peterson ritiene che ci siano altre interessanti implicazioni per la nanotecnologia. Ad esempio, superfici autopulenti e catalizzatori nanotecnologici che intrappoleranno i gas serra e convertiranno l'anidride carbonica nelle sostanze di cui le fabbriche hanno bisogno.
Alla fine del mese scorso, Peterson ha parlato al vertice globale di San Francisco. In questa intervista scoprirai come, a suo avviso, la nanotecnologia ci aiuterà a risolvere il problema dell'acqua, la cura del cancro e ci porterà a un futuro più luminoso.
La nanotecnologia oggi: un punto vago sulla curva esponenziale?
Divido la nanotecnologia in tre fasi: materiali, dispositivi, sistemi. Ognuno di loro segue la propria curva. A questo punto, vediamo principalmente prodotti di nanoparticelle, ma non hanno precisione su scala molecolare - non sono atomicamente accurati. Man mano che questo parametro migliora, vedremo l'emergere di materiali con tale precisione, specialmente nella filtrazione e nella catalisi.
Una volta che tali prodotti arriveranno sul mercato, li vedremo esplodere come un razzo. La richiesta di acqua pulita è enorme. La domanda per la gestione dei gas serra è enorme. Chi arriva per primo a questi obiettivi, il risultato sarà positivo.
Video promozionale:
Spiega in poche parole la nanotecnologia a uno sconosciuto per strada
La natura manipola le singole molecole per creare le cose più complesse del mondo: piante, animali e il nostro corpo. La sfida per la nanotecnologia è quella di utilizzare sistemi di macchine molecolari per creare tutto ciò che vogliamo con lo stesso livello di precisione e farlo in modo pulito come la natura.
Nel 2013 avevate previsto che i progressi della nanotecnologia nei prossimi dieci anni in medicina avranno un impatto significativo sulla rilevazione, sull'imaging e sul trattamento del cancro. Quali progressi nella nanotecnologia sono stati i più importanti per la medicina negli ultimi due anni?
È stato necessario uno sforzo enorme - centinaia di milioni di dollari - per utilizzare la nanotecnologia per combattere il cancro, e lo sforzo sta dando i suoi frutti.
Molti gruppi diversi, come lo Stanford Center for the Advancement of Onkonanotechnology, stanno sperimentando nanoparticelle per cercare di ottenere comportamenti utili da loro, come trasmettere un segnale di colore quando viene trovata una cellula cancerosa o attaccarsi a una cellula cancerosa fino a quando non viene studiata. Possono anche essere programmati per rilasciare una speciale molecola di segnalazione quando viene rilevata una cellula cancerosa.
Molte altre reazioni insolite possono essere create in laboratorio. Ad esempio, una nanoparticella può assorbire la luce e creare una vibrazione acustica a bassa potenza quando viene rilevato un tumore, oppure può rilasciare calore per distruggere una cellula.
Quali studi clinici sono più incoraggianti per te?
Uno dei miei preferiti è MagArray. Attacca i nanomagneti alle cellule tumorali e quindi le identifica con un campione su un chip. Ci vuole meno di un'ora e richiede una formazione tecnica minima. Oltre al cancro, questo metodo può essere utilizzato per monitorare le citochine, che è utile quando si lavora con l'Alzheimer e le malattie autoimmuni.
Naturalmente, se riusciamo a combattere il cancro - e certamente possiamo - l'Alzheimer diventerà un problema ancora più grande di quanto non sia ora. Combattere il cancro non sarà sufficiente. Dobbiamo continuare a lavorare e affrontare tutte le malattie croniche.
Esistono nuovi “materiali intelligenti” che vengono testati in dispositivi nanotecnici e che potrebbero presto sostituire le moderne tecnologie? In caso affermativo, quali?
Ad esempio: mi piace l'idea dei materiali autopulenti. L'Università di Cambridge sta lavorando per creare superfici in cui sono incorporate nanoparticelle di biossido di titanio fotocatalitico. Usano la luce ultravioletta per convertire lo sporco superficiale in anidride carbonica e acqua. Una goccia di olio delle dimensioni di un'impronta digitale su tale superficie viene rimossa in un'ora e mezza.
Un giorno avremo impianti metallici non adatti a molti scopi. L'Università di Montreal e i suoi partner hanno trovato un modo per creare modelli su scala nanometrica sulla superficie di tali impianti e possono aumentare la crescita delle cellule ossee, ridurre la crescita delle cellule indesiderate, stimolare lo sviluppo delle cellule staminali e cambiare l'espressione genica in modo positivo. Sorprendente. Molti di questi usi sono letteralmente scomparsi dalle pagine della fantascienza.
In Australia, RMIT e l'Università di Adelaide stanno lavorando su materiali che utilizzano cristalli su nanoscala - risonatori dielettrici - per trasmettere o bloccare la luce di una specifica lunghezza d'onda. Questo può portare alla creazione di lenti a contatto che cambiano ciò che vediamo, o anche alla creazione di un display head-up che mostra informazioni aggiuntive nel nostro campo visivo. Finalmente posso ricordare i nomi delle persone che ho incontrato prima.
Quando hai co-fondato il Foresight Institute, quali sono state le tue ispirazioni? Quale domanda ti preoccupava in quel momento?
Allora ero preoccupato per la domanda: come estrarre benefici colossali dalle possibilità della nanotecnologia ed evitare possibili conseguenze negative, altrettanto colossali?
Vorremmo accelerare lo sviluppo di applicazioni mediche avanzate e altre applicazioni positive e impedire che i militari si sviluppino allo stesso ritmo. Comprendere il potere della nanotecnologia nel migliorare la qualità della vita e in particolare della medicina ha fatto molta strada, ma a causa di varie restrizioni, l'uso medico subisce costantemente ritardi. Nella sfera militare, è vero il contrario: i militari ottengono un accesso anticipato alle nuove tecnologie e le applicazioni militari sono finanziate dieci volte meglio.
Combina queste tendenze e diventa chiaro perché è difficile accelerare lo sviluppo di applicazioni mediche di questa tecnologia e allo stesso tempo rallentare lo sviluppo dei militari. Questo è un compito difficile.
Era il 2025, in che modo la nanotecnologia migliorava l'ambiente?
A questo punto, e forse anche prima, potrebbero esserci due importanti scoperte. In primo luogo, possiamo risolvere il problema dell'acqua utilizzando la filtrazione di precisione molecolare. Questa tecnologia è già stata sviluppata dalla società privata AquaVia con il supporto della National Science Foundation.
In secondo luogo, possiamo purificare l'aria dall'inquinamento, compresi i gas serra, con l'aiuto di catalizzatori nanotecnici che rimuovono l'anidride carbonica dall'aria e la convertono in sostanze chimiche che possono essere utilizzate nell'industria. Questo è ciò su cui sta lavorando Christian Schaffmeister della Temple University.
Quasi tutti i problemi ambientali che si possono immaginare possono teoricamente essere risolti utilizzando la nanotecnologia avanzata. È stato questo sogno di ripristino ambientale che mi ha spinto in questo campo decenni fa, ed è bello vedere che finalmente sta iniziando a diventare realtà.
Cosa ci può fermare nei prossimi 10 anni?
Entrambe queste prospettive sono decisamente in arrivo. L'unica domanda è quando. Dobbiamo investire più risorse in ricerca e sviluppo. Ci sono talenti, ci sono idee, la questione è il finanziamento.
Qual è il tuo "oggetto intelligente" preferito del futuro?
Di solito mi rivolgo a esperimenti mentali. Immagina una sedia composta da sistemi di macchine molecolari. Queste macchine possono essere riorganizzate in un'altra forma, come un tavolo. Quanto tempo impiegheranno a cambiare forma dall'una all'altra? Puoi facilmente immaginare questo esperimento, poiché tu stesso sei composto da macchine molecolari.
Immagina di accovacciarti per formare una sedia e poi di sdraiarti a quattro zampe e diventare un "tavolo". L'intera operazione richiede meno di un secondo. Questo è il tempo massimo necessario perché una sedia avanzata in nanomateriali diventi un tavolo. Può essere più veloce se imposti un tale obiettivo.
Ma il mio sogno è una "macchina di riparazione cellulare" in grado di muoversi nel corpo e riparare DNA, proteine e altre molecole. Costruire una macchina del genere non sarà facile. Ci vorranno molti strumenti rimovibili che possono essere caricati e scaricati secondo necessità. Ma poteva analizzare e quindi risolvere quasi tutti i problemi fisici del nostro corpo, compreso l'invecchiamento.
ILYA KHEL
