Владислав Фельдблюм



Pdf просмотр
страница8/16
Дата16.02.2017
Размер6.38 Mb.
Просмотров1785
Скачиваний1
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   16
http://www.youtube.com/watch?v=M9v6o_JS7nc

Разработанные должным образом нанороботы будут способны лечить множество заболеваний. Так как их размер предполагает, что они смогут переносить только очень малую часть медикаментов или инструментов, многие учёные и инженеры верят, что благодаря точности нанороботы будут более эффективны по сравнению с традиционными методами. К примеру, врач должен ввести в организм пациента мощный антибиотик через шприц, чтобы помочь его имунной системе. После путешествия по кровеносной системе пациента концентрация антибиотика сильно снижается, поэтому только малая часть доходит до инфицированного места. В то же время один или группа медицинских нанороботов будут способны перемещаться точно к месту с инфекцией и доставлять малую часть медикаментов. К тому же побочные эффекты от лекарств будут минимальны и пациент будет чувствовать себя лучше. Таким образом, нанороботы в медицине смогут коренным образом поменять ситуацию.
Прежде всего, нанороботы помогут в борьбе с атеросклерозом. Стенки артерий сужаются, и по этой причине затрудняется поток крови к тканям и органам человека.


123
Учёные, врачи и инженеры полагают, что медицинское применение нанороботов будет практически неограничено. Вот некоторые из них:

Лечение атеросклероза: атеросклерозом называется состояние, когда на стенках артерий образуются бляшки. Нанороботы смогут лечить данный недуг путём «срезания» бляшек, которые впоследствии выйдут в кровоток.

Ликвидация сгустков крови (тромбов): сгустки крови могут вызвать ряд неприятностей от гангрены до паралича. Нанороботы будут способны перемещаться к тромбу и разбивать его. Этот процесс один из самых опасных применений нанороботов – робот должен будет способен удалить сгусток, не теряя при этом в кровоток ни малейшей его части, который сможет попасть куда угодно в организме и вызвать большие проблемы. Наноробот также должен быть достаточно маленьким, чтобы самому не стать препятствием на пути крови.

Борьба с раком: врачи надеются использовать нанороботов для лечения пациентов с раком. Роботы могут либо уничтожать рак напрямую используя лазер, микроволны или ультразвук, либо же они могут быть частью химиотерапии, доставляя медикаменты напрямую к раковым участкам. Доктора утверждают, что точная доставка маленьких доз медикаментозных веществ в организм пациента способна минимизировать побочное действие без потери эффективности.

Ускорение свёртывания крови: один из особых видов нанороботов – искусственный тромбоцит. Вещество, которое переносит наноробот- тромбоцит, при контакте с плазмой крови превращается в вязкую мембрану. Таким образом, при использовании искусственных тромбоцитов сворачивание крови может происходить в 1000 раз быстрее, чем происходит натуральное сворачивание. Врачи могли бы использовать этих нанороботов для терапии гемофилии или пациентов с серьёзными открытыми ранами.

Лечение подагры: подагра – это состояние, при котором почки теряют способность удалять отходы от расщепления жиров из кровеносной системы. Эти отходы иногда кристаллизуются в точках у суставов, таких как колени или щиколотки. Люди, страдающие от подагры, испытывают сильнейшую боль в этих местах. Наноробот смог бы разбить эти кристаллические структуры на суставах, обеспечивая облегчение симптомов, хотя это не смогло бы улучшить состояние навсегда.

Удаление камней в почках: почечные камни могут быть необычайно болезненны. Чем больше камень, тем сложнее от него избавиться.
Врачи удаляют большие камни при помощи ультразвуковых частот, но это не всегда эффективно. Наноробот смог бы удалить почечный камень, используя маленький лазер.

124

Чистка ран: нанороботы будут помогать удалять мусор из раны, уменьшая вероятность инфекции. Особенно, они могут использоваться при колотых ранах, где сложно использовать обычные методы.
К этому можно добавить борьбу с паразитами: нанороботы могут вести микроскопическую войну с бактериями и маленькими паразитическими организмами внутри организма пациента. Для полной ликвидации паразитов может потребоваться несколько нанороботов. И уж совсем смелое утверждение: рано или поздно нанотехнологии помогут человеку обрести бессмертие!
Что собой представляет и как работает медицинский робот общего применения?
Так как основная функция наноробота – передвижение по кровеносной системе человека, то он должен иметь мощную навигационную систему. Устройству необходимо иметь несколько типов различных сенсоров для мониторинга окружающей среды, навигации, коммуникации и работы с отдельными молекулами. Также нанороботу необходима мощная транспортная система, доставляющая отдельные атомы и молекулы от хранилищ к наноманипуляторам, и обратно. Для работы с пораженными структурами устройство будет оборудовано набором телескопических наноманипуляторов разного применения. Материал, из которого будет изготовлен наноробот – алмазоид или сапфироид. Это обеспечит биосовместимость человека и большого количества наномашин. Также необходимо наличие приемо – передаточных устройств, позволяющих нанороботам связываться друг с другом. И наконец, для удержания крупных объектов необходимы телескопические захваты. В идеальном случае, это устройство будет способно «ремонтировать» поврежденные клетки, ткани; производить диагностику и лечение раковых заболеваний и картографировать кровеносные сосуды; производить анализ ДНК с последующей ее корректировкой; уничтожать бактерии, вирусы, и т.п.
Максимальный размер устройства не должен превышать 1×1×3 микрона (без двигательных жгутиков).




125



Медицинский наноробот общего применения из алмаза




126

Наноманипуляторы, механические захваты и жгутики должны быть телескопическими и при необходимости должны складываться в корпус робота для того, чтобы робот смог лучше передвигаться в кровеносном русле. Иммунная система в основном реагирует на «чужеродные» поверхности. Размер наноробота также играет важную роль при этом, так же как и мобильность устройства, шероховатость поверхности и ее подвижность. Ряд проделанных экспериментов подтвердил, что гладкие алмазоидные структуры вызывают меньшую активность лейкоцитов и меньше адсорбируют фибриноген. Поэтому кажется разумным надеяться, что такое алмазоидное покрытие («организованное», т.е. нанесенное атом-за- атомом, с нанометровой гладкостью), будет иметь очень низкую биологическую активность. Благодаря очень высокой поверхностной энергии алмазоидной поверхности и сильной ее гидрофобности, внешняя оболочка роботов будет полностью химически инертна. Для такого наноробота, можно будет использовать нанокомпьютер.

Сенсорная и обрабатывающая подсистема



127

Транспортная подсистема


Нанороботы в кровеносной системе



128

Наноробот ремонтирует клетку
Ссылка
:
Robert A. Freitas Jr., Nanomedicine, Volume I: Basic Capabilities, Landes
Bioscience, Georgetown, TX, 1999
http://www.nanomedicine.com/

Следующее применение наночастиц в медицине – определение уровня радиоактивного излучения, полученного человеком.
Эти методы разрабатываются в Мичиганском университете (США). Планируется собрать первую экспериментальную группу из космонавтов, задачей которых будет постоянный контроль над радиационным фоном в космическом корабле на орбите. Работы по мониторингу состояния космонавтов ведутся уже давно, в настоящее время результатами исследований ученых Мичиганского университета заинтересовалось NASA, финансирующее данный проект.
Ученых волнует вопрос, насколько надежно защищены космонавты от больших доз радиации (ведь они лишаются естественного защитного "зонтика" - магнитного поля Земли). Особенно актуальна эта проблема в случае возможных пилотируемых полетов на Луну или Марс. Даже специально разработанные материалы не смогут полностью обезопасить от космической радиации. Частицы с высокой энергией проникают в тела космонавтов и повреждают на своем пути все молекулы. Когда ДНК клетки повреждена, она начинает функционировать с нарушениями, часто приводящими к образованию раковых опухолей. Одно из решений данной

129 проблемы - использование наночастиц в качестве посредников между больными клетками и устройствами мониторинга. Теперь космонавту не надо будет сдавать кровь - степень облучения можно будет узнать с помощью лазерного сканера, исследующего сосуды сетчатки. Теодор Норрис отметил, что "если команда космонавтов, которая отправится на Марс, не будет пользоваться методами ранней диагностики лучевой болезни, то на
Землю может никто не вернуться".
Некоторые наноновации могут принести как пользу, так и вред, причем неизвестно, чего больше. В качестве примера можно упомянуть новомодные
«нанокремы» от загара. Группа американских ученых обнаружила, что крошечные частицы, содержащиеся в некоторых кремах от загара, могут вызывать нарушения нервной системы, сообщает Филипп Болл в журнале
«Nature».Подобные микроскопические частицы также можно обнаружить в составе зубных паст и косметических препаратов. Исследователи не утверждают, что эти частицы обязательно наносят вред человеческому организму. Тем не менее, их нельзя считать безопасными для человека только потому, что частицы того же вещества большего размера не оказывают никакого влияния организм. Беллина Веронези с коллегами из
Агентства по охране окружающей среды США в Северной Каролине изучали влияние наночастиц титания (оксид титана) на культуры клеток микроглии мыши (микроглиальные клетки окружают нейроны и обеспечивают поступление к ним питательных веществ, кроме того, эти клетки защищают нейроны от негативных воздействий). Титаний – краситель белого цвета, традиционно считающийся нетоксичным. В виде мелкой пудры он применяется при изготовлении многих кремов от загара, благодаря своей способности поглощать ультрафиолетовое излучение. В некоторых из таких кремов частицы титания измельчены до нанометровых размеров. Настолько мелкие частицы уже не имеют белого цвета, а становятся прозрачными, что позволяет избежать неприятного эффекта бледности кожи при нанесении крема. Исследователи обнаружили, что наночастицы титания способствуют образованию внутри клетки определенных химических веществ, которые защищают ее при кратковременном выделении, однако при более длительном времени воздействия представляют для клетки серьезную опасность. В экспериментах по обработке культур микроглиальных клеток наночастицами титания было показано, что они способствуют пролонгировонному выделению таких веществ в клетке.
В химической промышленности «по умолчанию» принято утверждение, что если большие частицы какого-либо вещества безопасны, то и в измельченном виде такое вещество не нанесет вреда. Однако такое утверждение может являться неправомерным, и в каждом конкретном случае требует дополнительного подтверждения. Специалистам, работающим с

130
наночастицами, хорошо известно, что размер имеет значение: когда речь идет о нанометровых порядках величины, свойства вещества могут меняться самым неожиданным образом. Прежде всего, необходимо отметить, что химическая активность вещества, измельченного до состояния пудры, зависит от площади поверхности частиц. Чем она меньше, тем выше активность. Кроме того, изменение свойств измельченного вещества может быть связано с действием квантово-механических законов. Именно квантово- механических эффекты вызывают изменение цвета светоиспускающих наночастиц при изменении их размера. Если же говорить о живых организмах, то наночастицы «путешествуют» здесь по совсем другим маршрутам, нежели крупные части того же вещества. Так, они могут прямо попадать в мозг из кровеносной системы. В норме частицы большого размера не могут проникнуть в мозг таким образом из-за наличия гематоэнцефалического барьера – сложной многоступенчатой системы защиты, ограничивающей доступ химических веществ к нейронам и глиальным клеткам внутри мозга. Наночастицы могут преодолевать этот барьер, в связи с чем безопасность таких частиц следует изучать отдельно, фактически, рассматривая их как новое вещество.

2.3. Новые источники электрического тока

.
Одна из насущных проблем науки и техники — создание более экономичных и экологически безвредных источников электрического тока.
Наночастицы начинают применяться в литиевых электрических батареях и аккумуляторах. Изучалась возможность применения наночастиц оксидов переходных металлов (CoO, NiO, FeO, CuO) размером 1-5 нм в качестве материалов для электродов литиевых батарей [20]. В таких источниках тока протекают следующие окислительно-восстановительные реакции:





2
Li
_
e
_
2 2
Li
+
CoO
+
+
Li
2
+
e
_
2
Li
2
O
+
Co
2
+
CoO
Li
Li
2
O
+
Co
(анодная полуреакция)
(катодная полуреакция)
(суммарная реакция) .

131
В Японии разработан миниатюрный топливный элемент, использующий в качестве электрода углеродные нанотрубки [21]. Замена активированного угля на пористый нанотрубчатый углерод повышает отдаваемую мощность элемента на 20 %. Намечены пути расширения использования нового наноматериала в миниатюрных источниках тока, встраиваемых в различные исполнительные устройства.
Интересно и сообщение японского
Национального института передовых технологий «АИСТ» («Advanced
Industrial Science and Technology» — AIST) о разработке молекулярных солнечных батареек [22]. Для этой цели синтезированы комплексы рутения с такими лигандами, как дипиридил и дитиолы типа









Такие комплексы пригодны для использования в качестве сенсибилизаторов нанокристаллических пленочных электродов из TiO
2
для солнечных источников тока.
Новым перспективным источником электрического тока обещают стать углеродные нанотрубки. Они придут на смену традиционным методам


N
N
S
S
Ru
N
N

132 генерации электричества при помощи турбин. В будущем углеродные нанотрубки, собранные из индивидуальных атомов, смогут питать электричеством буквально всё – от сотовых телефонов до автомобилей. По прогнозам ученых первые подобные системы генерации тока должны появиться примерно лет через пять. В разработке физиков из Массачусетса углеродные нанотрубки были чрезвычайно тонкими – почти в 30 000 раз тоньше человеческого волоса. Когда углерод организуется в нанотрубки, то он начинает проявлять необычные для себя свойства, такие как высокая теплопроводность, которая и стала основой в данной разработке. В новой системе массив из углеродных нанотрубок погружался в топливо, например в бензин или этанол, затем с одного края установки начинался нагрев. Топливо реагировало на растущую температуру и производило еще больше тепла, причем трубки в данном случае выступали как катализатор тепла.
Устройство, созданное в Массачусетсе, способно произвести в 10 раз больше электричества, чем обычная литий-ионная батарея той же массы.
Столь же интересно применение в медицине будущего нанопроволоки.
С её помощью возможно изготовление батарей для кардиостимуляторов.
Изобретение ученых Технологического института Джорджии (Georgia
Institute of Technology) позволяет значительно продвинуться в этом направлении, избавившись как от традиционной батареи, так и от проводов, доставляющих энергию к имплантату. Созданное командой ученых под руководством профессора Жонг Лин Вонга (Zhong Lin Wang) устройство под названием Muscle-Driven In Vivo Nanogenerator конвертирует кинетическую энергию сокращающихся мышц в электроэнергию, питающую двигатель имплантата. Для наногенератора используется нанопроволока из оксида цинка, способная производить электроэнергию под воздействием внешнего механического усилия благодаря пьезоэлектрическому эффекту.
Первые наногенераторы команда Жонг Лин Вонга продемонстрировала еще в
2005 году. В настоящее время опытный образец наногенератора проходит испытания на крысах. Устройство вживляется или в диафрагму или в сердце.
Первоочередной задачей ученых является повышение мощности устройства до величины, достаточной для обеспечения электрокардиостимулятора энергией в полном объеме.
Наногенераторы способны преобразовывать механическую энергию человека в электрическую. Учеными создан наногенератор для микроскопических устройств. Чжун Линь Ван, профессор школы материаловедения и инжиниринга института технологии Джорджии, создал наногенератор, способный вырабатывать крошечное количество электричества из внешних механических возмущений - потока воды или воздуха, других источников механической энергии. При помощи процесса осаждения пара сложного состава на подложке из сапфира, предварительно

133
покрытого наночастицами золота, в качестве катализатора, профессор Ван и его коллеги сумели вырастить на крошечном пятачке "лес" из вертикально стоящих нанопроводков из оксида цинка (пьезоэлектрик и полупроводник).
Столбики эти имели размеры от 200 до 500 нанометров в длину и от 20 до 40 нанометров в диаметре. Шаг проводов составлял приблизительно 100 нанометров. Плёнка оксида цинка также возникала на поверхности подложки, создавая электрическое соединение для всех нанопроводников.
По замыслу авторов проекта, наногенераторы, такие как этот прототип, будут производить ток по мере того, как внешние возмущения будут сгибать и затем отпускать нанопровода (примерно, как сгибаются и разгибаются упругие шерстинки, когда вы проводите рукой по ковру). Используя наконечник атомного силового микроскопа для сгибания этих столбиков, Ван показал, что они действительно производят напряжение, как пьезоэлектрики.
Решётку из таких проводков, или "коврик", можно изготовить куда меньшего размера - в масштабе нескольких микронов. Тогда эти генераторы можно встроить в разнообразные сверхминиатюрные устройства, вроде датчиков в теле пациента. "Наши тела способны преобразовывать химическую энергию глюкозы в механическую энергию мускулов, - пояснил Ван, - Эти наногенераторы могут взять эту механическую энергию и преобразовать её в электрическую для того, чтобы приводить в действие устройства в теле. Это может открыть огромные возможности для вживляемых медицинских устройств".
Наногенераторы подобного типа найдут и другое, не менее интересное, применение. Они заменят традиционные зарядные устройства мобильных телефонов. Ученые утверждают, что совсем скоро наступит время, когда мы сможем подзаряжать наши мобильные телефоны всего лишь помахивая рукой, или протягивая ее для рукопожатия, или прогуливаясь по улице. Или даже просто биением нашего сердца! Не будет необходимости включать приборы в розетку, они будут заряжаться от энергии от движения нашего тела, или циркуляции крови в организме. Столь незначительных энергий будет вполне достаточно для подзарядки батарей мобильных устройств.Такое заявление сделал Чжун Линь Ван из Технологического института Джорджии, получивший эти удивительные результаты. Дело в том, что при движении наше тело производит механическую энергию. Её количества недостаточно для подзарядки батарей. Если не придет на помощь наногенератор. Наногенератор представляет собой миниатюрное устройство, состоящее из нановолокон оксида цинка, обладающих известным пьезоэлектрическим эффектом под воздействием незначительных механических энергий. Не вызывает сомнения, что подобные

134
генераторы найдут широкое применение, как в быту, так и в промышленном производстве.












Наногенераторы











2.4. Охрана окружающей среды


По сообщению в немецком журнале «Гальванотехника» на одном из предприятий филиала фирмы «Форд» в Кёльне была введена в эксплуатацию новая, самая современная установка для нанофильтрации по совместной технологии «Форд» и «Хенкель» [23]. Установка предназначена для очистки сточных вод, содержащих тяжелые металлы. Такие водные стоки поступают с участка нанесения защитных покрытий на детали автомобилей — двери, капоты и крылья. Новая технология обеспечивает снижение на 20 % расхода

135 химических реагентов в системе водооборотного цикла производительностью 6000 литров в час. Содержание никеля в шламе сточных вод сокращается почти на 100 %.

Французский
«Информационный бюллетень по промышленной керамике» сообщал, что некоторые наноматериалы используются в катализаторах для очистки автомобильных газовых выхлопов, а также в фильтрах [24]. На примере дизельного двигателя, в наибольшей степени загрязняющего окружающую среду, рассмотрены внедренные разработки каталитических и фильтрующих систем с применением наноматериалов.
Нанотехнологии призваны сыграть большую роль в охране окружающей среды. Экологическое направление нанохимии во многом связано с изучением поведения наночастиц в окружающей среде. Как выяснилось, значительная часть веществ окружающей среды перемещается в пространстве в виде наночастиц и их агрегатов. В атмосфере и гидросфере непрерывно образуются природные и техногенные аэрозоли и коллоиды. Они формируются и мигрируют в многофазных природных системах при циклическом изменении свойств среды. Выявление многофазности и цикличности, а также решение задач о миграции конкретных веществ в виде наночастиц и их агрегатов в окружающей среде – основные цели экологического направления. К этому направлению можно отнести также разработку способов очистки воздуха от аэрозолей и воды от коллоидов.
Существующие способы обеспечивают очистку в 10 3
– 10 4
раз, а для обезвреживания аварийных выбросов на химических производствах или АЭС нужна очистка в 10 5
– 10 6
раз.
Глубокой очистки от аэрозольных наночастиц пытаются добиться с помощью фильтров, химически связывающих наночастицы, а также путем соосаждения с носителем. Например, установлено, что частицы CsI, которые могут образовываться при авариях на АЭС, можно извлечь из воздуха с помощью хлорида аммония. Если воздух, содержащий наночастицы, смешать с хлороводородом и аммиаком, то в смеси сформируются кристаллы
NH
4
Cl, которые захватят наночастицы. Кристаллы быстро осядут, что приведет к очистке воздуха от наночастиц. Для очистки газовых выбросов разрабатываются фильтрующие мембраны из наноструктурированных пористых материалов на основе оксида-гидроксида алюминия или оксида железа с размером наночастиц 10-500 нм. При прохождении воздуха через такую мембрану происходит каталитическое окисление органических примесей, обезвреживание бактерий, вирусов и пестицидов.


136

Рост темпов добычи нефти наносит непоправимый ущерб экологии.
Аварии нефтяных танкеров, содержимое которых покрывает токсичной пленкой огромные площади в Мировом океане, несут катастрофическую опасность для всех биологических видов, обитающих в районе загрязнений.
Нефтяная пленка на поверхности воды
Даже если предотвратить все аварии, ситуация улучшится ненамного, ведь только ежегодный объем утечки нефти с буровых платформ и из многочисленных скважин оценивается в 100 тыс.т. Между тем, всего 100—
200 л нефти могут покрыть 1 кв. км поверхности моря пленкой толщиной 0,1 мм, вязкость которой уже через сутки увеличивается настолько, что образуются смолообразные комки. И пока не придумано действенных способов сокращения попадания нефти в моря и океаны, ученые изобретают средства борьбы с уже разлившейся нефтью. Создано особое
«нанополотенце», эффективно очищающее воду от нефти и других углеводородных загрязнений.Оно состоит из специальных нановолокон, абсорбирующих количество нефти, в 20 раз превышающее собственный вес.
Нановолокна состоят из множества мельчайших пор, которые по своей структуре напоминают капилляры, что позволяет им впитывать и удерживать жидкость. Водоотталкивающее покрытие не дает воде проникнуть через мембрану, но пропускает гидрофобные маслянистые жидкости, такие как нефть.
При этом технология производства « нанополотенец» достаточно проста. Они создаются примерно по тому же алгоритму, что и обычная бумага: суспензия из нановолокон высушивается, прессуется и получается тонкое бумажное полотенце. Автор изобретения Франческо Стеллаччи добился того, что новый материал может находиться в воде месяц или два и оставаться при этом сухим. Если в эту воду попадут загрязняющие вещества, они тут же будут абсорбированы. Если покрыть таким полотенцем наиболее рискованные зоны в районе нефтяных вышек, то экологическая безопасность обеспечивается заблаговременно, а не восстанавливается в экстренном порядке уже после разлива нефти.


137
Нельзя обойти молчанием и противоположный аспект влияния нанотехнологий на окружающую среду. Нанотехнологии могут принести огромную пользу, но и причинить огромный вред. Они могут представлять угрозу для окружающей среды и здоровья человека. Основной «строительной единицей» нанопроизводства является атом. Из этих элементарных частиц осуществляется «сборка» различных «микроконструкций»: нанотрубок,
«нанолекарств», полупроводников нового поколения и т.д. Полученные нанотехнологичные продукты обладают поистине фантастическими свойствами. Они сверх прочны, сверх активны и сверх малы. Опасность наноматериалов в первую очередь заключается в их микроскопических размерах. Во-первых, благодаря малым размерам, они химически более активны, вследствие большой суммарной площади поверхности
«нановещества», в результате чего малотоксичное вещество может стать очень токсичным. Во-вторых, химические свойства «нановещества» могут в значительной степени меняться из-за проявлений квантовых эффектов, что в итоге может сделать безопасное вещество очень опасным. В-третьих, в силу своих малых размеров наночастицы свободно проходят сквозь клеточные мембраны, повреждая клеточные органеллы и нарушая работу клеток.
Представьте себе попавшие в клетку многочисленные «иголки» нанотрубок, которые при движении с клеточным соком ломают и крушат всё на своём пути.
Уже сегодня нанотехнологии шагнули практически во все сферы жизни.
Наночастицы сейчас используются даже в парфюмерии. Некоторые солнцезащитные кремы содержат наночастицы оксида титана, который очень эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение, а благодаря микроскопическим размерам наночастиц является абсолютно незаметным для глаза, что позволяет избавиться от белого оттенка, который обычно образуется при нанесении «традиционного» крема. Это вызывает определённые опасения, особенно после публикации ряда исследований. Так учёные, распыляя в вольерах с крысами аэрозоль, содержащую углеродные нанотрубки, установили, что это влечёт за собой тотальную гибель подопытных животных. Углеродные трубки без особого труда попадали в клетки лёгких животных, вызывая серьезные нарушения в клетках, и дальше разносились кровотоком по всему организму. Недавно в СМИ появлялись публикации о «чудо-носках» с наночастицами серебра, которые избавляют эту часть мужского гардероба от неприятного запаха. К счастью, учёные вовремя установили, что в результате стирки этих носков наночастицы серебра оказываются в воде, где способны вызывать тяжёлые нарушения репродуктивных функций, а также работы мозга водных организмов. Если учесть, что рано или поздно все канализационные сбросы оказываются в природных водоёмах, то нетрудно представить, что будет с водными организмами и людьми, использующими эту воду в питьевых целях. Через все существующие на сегодняшний день фильтры и системы очистки

138
наночастицы проходят, как вода сквозь решето. При активном использовании нанотехнологий в быту надо будет переходить от традиционных систем очистки, к системам очистки нового поколения.
В США недавно анонсировали «наноткань», для ликвидации нефтяных разливов. Заявлялось, что эта «чудо-ткань» абсорбирует нефти в 20 раз больше своего веса. К сожалению, о возможных последствиях использования этой «наноткани» не было сказано ни слова. Можно с уверенностью сказать, что повреждения этого высокотехнологичного материала при использовании неизбежны, а это значит, что фрагменты нановолокон в итоге окажутся в клетках живых организмов, а далее «отправятся в путешествие» по пищевым цепям. В настоящее время можно с уверенностью сказать, что активное развитие нанотехнологии вызовет революцию и в экологии. В ближайшем будущем появятся такие новые слова, как
«наноэкология»,
«нанозагрязнение»,
«нанотоксикология»…На смену экологии индустриального общества должна прийти экология постиндустриального общества. Большинство существующих на сегодняшний день методик оценки качества окружающей среды направлено на выявление степени химического/физического загрязнения. Эти методики абсолютно не применимы для выявления «нанозагрязния». Экологический мониторинг в будущем ждут большие перемены. Уже сейчас необходимо разрабатывать эффективные методы обнаружения наночастиц в природных средах (воде, воздухе и почве), разрабатывать методики определения токсичности наноматериалов и нормировать содержание различных наночастиц в окружающей среде, разрабатывать новые методы оценки воздействия на окружающую среду антропогенной деятельности. На сегодняшний день способов борьбы с
«традиционным» химическим загрязнением, предостаточно, что нельзя сказать о предотвращении загрязнения окружающей среды «наночастицами». Здесь «традиционные» фильтры и системы очистки абсолютно бесполезны. Необходимо уже сейчас начинать работу над очистными системами нового поколения.
Особые опасения вызывает нанооружие. Об этом будет сказано в отдельном разделе, но уместно поговорить об этом и здесь в аспекте охраны окружающей среды. Как известно из истории развития человечества, все передовые достижение науки первым делом внедряются в военной отрасли.
Так, в США уже был анонсирован «нанотермит». Это взрывчатое вещество, упорядоченное на атомарном уровне, производит ещё больше энергии в единицу времени. Чудовищной силы взрывчатое вещество может быть начинено нанотрубками, которые при взрыве рассеиваются на большой площади, вызывая нарушения работы клеток и органов живой силы противника. Кроме того, как нанооружие, так и токсичные нановещества могут стать опасной «игрушкой» в руках террористов.

139


Эксперты Федерального агентства по охране окружающей среды
Германии пришли к выводу, что промышленное использование нанотехнологий в пище, одежде, косметике и других товарах может представлять опасность для здоровья человека. Хотя никто не видел наночастицы невооруженным глазом, они повсюду. Такие частицы должны давать положительный эффект: при использовании в производстве носков они подавляют деятельность бактерий и тем самым уничтожают неприятный запах. В шоколадных батончиках нанотехнологии не дают поверхности продукта посереть, а в солнцезащитных кремах наночастицы блокируют ультафиолетовые лучи. Однако экспертов насторожило участившееся использование наночастиц в промышленности. В своем исследовании управление потенциальными рисками предупреждает, что следует
«воздержаться от использования продуктов, содержащих наноматериалы, до тех пор, пока их воздействие на окружающую среду и на здоровье человека не известно».
Более того, чтобы защитить потребителей от возможного негативного влияния на организм, германские ученые выступают с инициативой ввести маркировку для нано-товаров, подобную той, что применяется для генно- модифицированных продуктов. Наночастицы металлов, угля и органических соединений зачастую настолько малы, что при вдыхании могут глубоко проникнуть в ткани легких и вызвать воспаление. Некоторые частицы из легких попадают в кровеносную систему и с кровью разносятся по всем внутренним органам. Наночастицы искажают генную информацию. Ученые из Федерального агентства по охране окружающей среды ссылаются на результаты опытов над животными. В ходе экспериментов животным делали инъекции препаратов с высоким содержанием наночастиц. Эти частицы затем попадали в клетки, а далее — в клеточные ядра. Здесь они вызывали нарушения в структуре ДНК, что приводит к искажению генной информации. Существуют доказательства, что углеродные нанотрубки могут вызвать заболевания, схожие с теми, что возникают из-за частиц асбеста.
В целом, Федеральное агентство по окружающей среде Германии не против нанотехнологий, и многие способы их промышленного применения являются безопасными. А некоторые технологии даже, напротив, могут способствовать защите окружающей среды, считают исследователи из германского ведомства. Примером могут служить автомобильные шины, содержащие наночастицы сажи: они понижают сопротивление движению и таким образом сокращают расход топлива. Но мы ещё очень мало знаем, чем чреваты нанотехнологии для будущего Основные опасения экспертов связаны с низкой изученностью последствий применения нанотехнологий.
Так, только в Германии существует более 800 предприятий, работающих с

140
нанотехнологиями, и их деятельность не регулируется никаким законом.
Единственное постановление ЕС касается косметики: с 2012 года косметика на основе нанотехнологий должна будет продаваться со специальной маркировкой.
Следует отметить, что представители российских властей также неоднократно высказывались о возможной опасности нанотехнологий. Так, в апреле 2009 года российский вице-премьер Сергей Иванов заявлял, что наноматериалы обладают уникальной биологической активностью и проникающей способностью, что и делает их опасными для здоровья. По словам Иванова, необходимо оценить безопасность наноматериалов и создать нормативно-правовую базу в данной сфере. С похожими заявлениями выступил и главный санитарный врач страны Геннадий Онищенко.
«Наноматериалы могут обладать совершенно иными физико-химическими свойствами, оказывать новое токсическое воздействие», — говорят эксперты.
В 2008 году нанотехнологии вошли в список 25 самых страшных угроз человечеству, составленный британскими экологами и учеными для журнала
New Scientist.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   16


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал