5 cose che dovresti sapere sulla nanotecnologia

Ecco un indovinello: cosa c'è di così piccolo da non poterlo vedere, ma è abbastanza intelligente da far funzionare il tuo iPad o fermare il cancro? Se la tua risposta fosse un microscopico dottor Sanjay Gupta, beh, avresti ragione, in un modo strano. Ma la risposta che stiamo cercando qui è la nanotecnologia .

Non importa quanto ne sentiamo parlare, la nanotecnologia rimane un mistero. Non possiamo vederlo, e certamente non possiamo sentirlo. Gli scienziati dicono che sarà nella nostra medicina, ma è strano pensare che qualcosa misurato solo in nanometri ti salvi la vita.

Lo stiamo usando nella nostra vita quotidiana e non ce ne rendiamo nemmeno conto? Meglio ancora, dov'è la nanotecnologia? Il futuro sta accadendo in questo momento e non ne siamo nemmeno consapevoli? Le risposte a queste domande sono: sì, ovunque e più o meno. La nanotecnologia ha trovato un posto nei prodotti di consumo, nelle cure mediche, nell'industria alimentare e molto altro ancora. In effetti, sta diventando sempre più difficile tenere traccia di dove non c'è la nanotecnologia. E la verità è che il potenziale della tecnologia non è affatto vicino a essere raggiunto. Molte delle grandi scoperte sono ancora in fase di elaborazione nei laboratori. E solo alcune delle forme più semplici di nanotecnologia sono davvero arrivate sul mercato.

Quindi resta con noi mentre compiliamo il cheat sheet su nanoscala e controlliamo alcune nanotecnologie che potrebbero essere già nel tuo mondo e alcune che potrebbero essere all'orizzonte.

1. Un giorno, potrebbe salvarti la vita
2. Potresti toccarlo in questo momento
3. Potresti già indossarlo
4. È spesso una forma di biomimetica
5. Potrebbe essere nel tuo cibo e nei tuoi prodotti personali

La medicina potrebbe essere l'area più interessante in cui la nanotecnologia può essere utilizzata. Ad esempio, con il cancro, vengono sviluppati molti trattamenti diversi per attaccare i tumori a livello cellulare. La ricerca ha mostrato risultati promettenti dall'uso di nanoparticelle d'oro contro una varietà di tumori. Le particelle vengono consegnate ai tumori e riscaldano le cellule quando vengono colpite con un laser a infrarossi [fonte: Bland ].

La consegna è il problema più grande con questi trattamenti, in particolare nel dirigere le nanoparticelle verso le cellule maligne evitando quelle sane. Una volta perfezionato il sistema di somministrazione (non è un compito facile!), queste particelle potrebbero creare una serie di nuovi trattamenti non invasivi che uccidono i tumori senza alcun trauma chirurgico.

Una soluzione di consegna potrebbe risiedere nelle stelle, minuscole e dorate che gli scienziati della Northwestern University hanno sviluppato. Le loro particelle a forma di stella sono rivestite in un farmaco chiamato DNA aptamer (una molecola di DNA che può attaccarsi a specifici bersagli molecolari). Le nanostelle sono attratte dalle proteine ​​all'esterno delle cellule cancerose. Le proteine ​​trasportano utilmente gli invasori di dimensioni nanometriche direttamente nel nucleo. Una volta attaccato al nucleo, un colpo di luce di un laser rilascia il farmaco dalle nanostelle e inizia a lavorare sul nucleo [fonte: ScienceDaily ]. Non sarà un bel momento per essere una cellula cancerosa.

Qualunque sia il meccanismo di consegna, la nanotecnologia può consentire ai medici di fermare il cancro al cervello senza entrare fisicamente nel cranio del paziente o di attaccare il cancro ai polmoni senza aprire il torace di qualcuno [fonte: Beck-Broichsitter ].

Indipendentemente dal tipo di computer o dispositivo su cui stai leggendo questo articolo, probabilmente stai usando un po' di nanotecnologia in questo momento. Processori e componenti di memoria realizzati con nanomateriali sono comuni sul mercato e puoi trovare rivestimenti antimicrobici su tastiere, mouse e custodie.

Nei prossimi anni, potremmo iniziare a vedere cristalli fotonici rendere più facile la lettura degli schermi dei tablet alla luce del giorno cambiando il colore della luce solare riflessa, piuttosto che fare affidamento sulla luce proiettata dal dispositivo [fonte: NanoWerk ]. I diodi organici a emissione di luce ( OLED ) si stanno già allineando per sostituire lo schermo del display a cristalli liquidi ( LCD ) come standard universale per i display degli smartphone. E un rivestimento trasparente e sottile di nanoparticelle potrebbe un giorno salvare il tuo smartphone dalla morte acquosa [fonte: Dillow ].

Molto presto, la tua elettronica durerà fino a tre volte più a lungo con una singola carica solo perché piccoli peli chiamati nanobaffi sono stati incorporati nelle loro batterie [fonte: Ackerman ]. Usando lo stagno negli anodi delle batterie agli ioni di litio (lo stagno è naturalmente ricoperto da nanobaffi), gli anodi hanno un'area superficiale molto maggiore, il che significa che possono immagazzinare più elettroni. Ciò significa più tempo di attività, telefonate più lunghe e non dovrai più interrompere i tuoi piegamenti di Words With Friends solo per collegarti.

Grazie per i MEMsori

Molti dei componenti che danno vita a smartphone e tablet, come accelerometri, giroscopi e persino schermi di visualizzazione, hanno al centro i sistemi microelettromeccanici ( MEMS ). Sebbene non siano su scala nanometrica, questi semiconduttori di dimensioni micro possono essere progettati per fare molte cose utili, come rilevare l'orientamento del dispositivo host.

Dall'inizio degli anni 2000, l'industria della moda ha promesso la nanotecnologia nei tessuti. Non importa quanta indifferenza mostri il pubblico dello shopping nei confronti degli smartphone alimentati da magliette, continuiamo a sentire che queste idee vengono sballottate. Ad essere onesti, l'idea dei generatori piezoelettrici ha alcuni punti pratici [fonte: Nanowerk ]. Immagina di avere una tenda in grado di generare abbastanza elettricità da piccole brezze per caricare le torce a LED . O che ne dici di una barca in grado di ricaricare le batterie ad ogni lembo della vela? Improvvisamente, la nanotecnologia nel tessuto inizia ad avere un senso.

Ma non tutte le idee nanotecnologiche vengono accolte così bene. Molte domande e preoccupazioni sono sorte intorno a un nuovo prodotto per uccidere i batteri che causano cattivi odori negli indumenti. Nanosilver è esattamente ciò che suggerisce il nome, pezzi d'argento di dimensioni nanometriche. I designer di abbigliamento sportivo e i procrastinatori del bucato si sono entusiasmati quando hanno scoperto che il nanoargento potrebbe impedire a vestiti e altri prodotti di sviluppare quel funk post-corsa. Le particelle d'argento attirano i batteri incriminati e fondamentalmente fanno scoppiare le loro cellule. Il problema è che il nanoargento uccide i batteri indiscriminatamente, non può essere rimosso negli impianti di trattamento delle acque reflue (che si basano su batteri benefici) ed è stato dimostrato che causa difetti alla nascita nei pesci e in altri organismi. Quindi i prodotti di lavaggio trattati con nanoargento potrebbero avere gravi conseguenze ambientali.

Alla fine del 2011, l'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA) ha concesso un permesso limitato per la produzione di prodotti in nanoargento fino a quando non è stato possibile verificarne la sicurezza, una decisione che ha portato a cause legali per conto del pubblico [fonte: EPA ]. E se non è un po' inquietante, il fatto che il nanoargento sia considerato un pesticida dall'EPA ti farà pensare due volte prima di indossarlo sul tuo corpo. Improvvisamente, il giorno del bucato sembra molto più invitante.

Fodere d'argento

Se sei preoccupato per l'uso del nanoargento, controlla gli ingredienti sui tuoi prodotti per il bagno. Viene aggiunto ad articoli come trucco, crema per la pelle e dentifricio, tra gli altri [fonte: Gellerman ].

Vuoi un paio di pantaloni che non assorbano l'acqua? Che ne dici di un pad adesivo non appiccicoso che ti permetterà di arrampicarti su una parete di vetro? Puoi comprare quei pantaloni eleganti nei negozi, ma dovrai lavorare nel laboratorio giusto per liberare l'Uomo Ragno che c'è in te. Sì, questi sono due esempi di nanotecnologia nella vita reale, ma entrambi esistevano in natura molto prima che la scienza se ne accorgesse. Diamo un'occhiata.

Consideralo un equipaggiamento di sicurezza per i mangiatori sciatti: per anni, l'industria tessile ha cercato di sviluppare tessuti efficaci antimacchia. È stato solo quando hanno iniziato a usare i nanobaffi che tutte quelle gocce e perdite erranti hanno smesso di assorbire. Se hai mai visto gocce di pioggia cadere e rotolare via da una foglia di loto - o da molte altre piante frondose che vivono in aree fradice - allora hai visto nanobaffi naturali al lavoro. La foglia è ricoperta da peli di dimensioni nanometriche che supportano le goccioline d'acqua, impedendo loro di assorbire o attaccarsi alla superficie della foglia. Aggiungendo nanotubi alle fibre degli indumenti, i produttori possono creare tessuti di cotone, lana o sintetici che respingono i liquidi.

Per quanto riguarda l'attrezzatura per camminare sui muri, è un prodotto del team di ricerca di Robert Full a Berkeley. Durante lo studio delle dita dei gechi, hanno scoperto che ogni dito era ricoperto da peli ancora più nanometrici, sebbene questi fossero così piccoli e abbondanti che usarono le forze di van der Waals (adesione intermolecolare) per aderire alle superfici lisce [fonte: Full ] . Full, un biologo e altri ingegneri hanno replicato la peluria dei piedi del geco e sono stati in grado di creare cuscinetti che hanno permesso a uno scalatore umano di scalare il lato di un edificio.

La lezione importante qui non è che la scienza sta rendendo la vita più sicura ai ladri di gatti. Piuttosto, è che abbiamo appena iniziato a esplorare le possibilità della nanotecnologia e gli sviluppi imminenti potrebbero provenire direttamente dalla natura. La parte difficile sarà progettare prodotti che completano il mondo vivente, non lo danneggiano.

Il cibo è l'area in cui molte persone tracciano la linea del loro amore e interesse per la nanotecnologia. Molte persone pagheranno un sovrapprezzo solo per assicurarsi che i loro generi alimentari siano coltivati ​​biologicamente o eticamente o entrambi, quindi non sorprende che non vogliano nemmeno immaginare di ingerire nanoparticelle. Quindi, prima di spaventarci troppo, diamo un'occhiata ad alcune applicazioni pratiche della nanotecnologia negli alimenti e in altri materiali di consumo.

Imballaggio e conservazione: l'imballaggio alimentare nanotecnologico può consentire agli alimenti di durare più a lungo creando una chiusura ermetica o addirittura uccidendo i batteri nei sistemi di conservazione. Guardati intorno. Troverai molti frigoriferi sul mercato che utilizzano rivestimenti in nanoargento per uccidere i batteri e persino in alcuni contenitori riutilizzabili per la conservazione degli alimenti.

Gusto, colore e nutrizione: puoi fare molto al cibo a livello atomico e molecolare per alterarne il gusto, l'aspetto e la nutrizione. I sostenitori affermano che ciò potrebbe significare che gli alimenti ingegnerizzati offriranno più valore nutritivo in un pacchetto attraente (un possibile vantaggio per le aree povere del mondo che non ricevono un'alimentazione adeguata) [fonte: IOM ]. Nel frattempo, gli oppositori non vogliono sentire altro dopo che le parole "alimenti ingegnerizzati" sono state pronunciate.

Migliorare i farmaci: prendiamo il diabete, per esempio. I nanotubi potrebbero un giorno sostituire l'analisi del sangue con puntura di spillo e le nanoparticelle in medicina potrebbero essere progettate per rilasciare i loro farmaci solo quando i livelli di zucchero nel sangue lo richiedono [fonte: Soutter ]. La medicina non ha ancora raggiunto quel punto, ma è un'idea promettente che ha ramificazioni per chiunque la cui condizione medica richieda una dose costante di farmaci, dai pazienti affetti da HIV ai malati di emicrania.

La tecnologia (Nano) della FDA

La Food and Drug Administration statunitense ha iniziato a esaminare la nanotecnologia nei prodotti regolamentati. Nel 2011, l'agenzia ha rilasciato il suo "primo passo verso una maggiore certezza normativa sulla nanotecnologia" [fonte: FDA ].

Nota dell'autore: 5 cose che dovresti sapere sulla nanotecnologia

Da ragazzino, ero l'unico ragazzo del mio quartiere che non sopportava di guardare il film "Fantastic Voyage" per il motivo che non credevo che potesse esistere qualcosa di utile a quella dimensione proposta. I meccanismi interni del corpo a quei livelli erano da qualche parte alla pari con unicorni e folletti che tengono al sicuro grandi somme d'oro ai piedi degli arcobaleni. Certo, è stato prima che mi lasciassi sconvolgere dalla mia lezione di Biologia 101. Oggi, non posso fare a meno di impazzire quando qualcuno inizia a parlare del funzionamento del mondo naturale a quel livello e di come stiamo aggiustando cose come il cancro su scala nanometrica. Roba davvero incredibile!

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