Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Lille teknologi kan give store fund - og mulige farer

Forestil dig en partikel så lille, at det ville tage en million af dem at strække sig over perioden i slutningen af ​​denne sætning. Forestil dig, at sådanne partikler kunne hjælpe med at fange kræftceller, der flyder i din blodbane, før de kan metastasere til leveren, knogler, hjerne eller andre organer. Eller udskift de insulinproducerende celler i din bugspytkirtel for at helbrede diabetes. Eller, omvendt, angribe slimhinderne i dine lunger med dødeligheden af ​​asbest.

Det er det lovende, farligt område af nanoteknologi - skabelse og manipulation af materialer ned til atomniveau - et felt, som University of Miami er med til at forme. Inden for medicin, videnskab og teknologi, Nanoteknologi har et sådant løfte, at det ansporer til debatter om, hvorvidt det er mere sandsynligt, at det vil perfektionere menneskeheden eller fordømme det.

National Cancer Institute tildeler det en skræmmende rolle:"At hjælpe med at eliminere død og lidelse fra kræft."

I Miami, to nyankomne molekylære patologer arbejder på en test for at opdage kræft i blodet, og de siger, at testen kan være i brug om tre eller fire år. Drs. Richard Cote og Ram Datar, for nylig rekrutteret fra University of Southern California, vil drive et Biomedical Nanoscience Institute, der er ved at blive oprettet ved University of Miami Miller School of Medicine.

De to bruger videnskaben til at bygge enheder, der vil udføre snesevis af "øjeblikkelige biopsi"-tests på et nålestik af blod og fange tumorceller, der cirkulerer i blodbanen.

De lægger ikke skjul på deres begejstring.

"Integrationen af ​​nanoteknologi og medicin har potentialet til at revolutionere vores tilgang til menneskelig sygdom, " sagde Cote, der skal lede instituttet og blive formand for UM's afdeling for patologi.

"Det kunne være lige så vigtigt som antibiotika, " sagde Datar, hvem skal være med til at lede instituttet.

Nanoteknologi er baseret på "nano, "det græske ord for dværg - en fantastisk underdrivelse, fordi en nanometer er en milliarddel af en meter.

Størrelse betyder noget, fordi på det nær-atomare niveau, materialer får forskellige egenskaber fra de samme materialer i den skala, vi er vant til at se. Kulstof bliver næsten vægtløst og 10 gange stærkere end stål. Guld smelter ved stuetemperatur. Krystaller af metaloxid skinner i levende, selv fluorescerende farver.

Inden for medicin, nanoteknologiske enheder er i kliniske forsøg, der ville bære medicin direkte inde i kræftceller, skåner patienten for kemoterapiens kvalme og hårtab.

I videnskaben, nanoteknologi skaber mindre, hurtigere computerchips, mere effektive brændselsceller til biler, bidrager til det "Smart Grid", som præsident Barack Obama ønsker at flytte magt over hele landet.

I fremtiden, bagmænd siger, at det vil bygge bedre rumskibe til ture til Mars og videre - med varmebestandige, selvhelbredende skrog for at beskytte astronauter mod stråling fra rummet.

Dets kritikere siger, at det kan skabe uventede farer. Nogle frygter toksicitet for menneskelige lunger lige så dødelig som asbest. Andre frygter mini-masseødelæggelsesvåben i hænderne på terrorister. Sci-fi-romanforfattere har forudsagt løbsk, selvreplikerende robotter, der ser mennesker som deres bytte.

Cote og Datar medbringer en kræftblodprøve i nanoskala, som de begyndte at udvikle på USC, som de siger vil identificere tumorceller, der flyder i blodet fra, sige, prostatakræft, før de kan metastasere til leveren, hjerne eller andet organ.

Det er baseret på "nano-krystal kvanteprikker" - metalliske partikler, der kun er få atomer i størrelse, der binder sig til kræftceller og lyser i levende farver for at mærke dem til udryddelse af læger.

Endnu et nanomedicinsk gennembrud, af Cherie Stabler, en ph.d. biomedicinsk ingeniør ved UM's Diabetes Research Institute, viser løfte om at genoprette bugspytkirtlens "beta-celler", der producerer insulin, og kan bruges til at bekæmpe diabetes.

Den er baseret på nanopartikler af tang, der er lagt ned molekyle for molekyle for at skjule de injicerede betaceller fra kroppens immunsystem.

Hun siger, at hun allerede har haft forsøgspersoner fra deres insulinindsprøjtninger i op til fem år.

Cote var i 18 år professor i patologi ved USC og, i 2005, oprettet sit Biomedicinske Nanovidenskabsprogram. Han bringer 6 millioner dollars i studielegater med sig og søger 20 millioner dollars mere fra National Cancer Institute over de næste fem år. Han rekrutterer flere eksperter fra USC og andre steder, planlægger en afdeling på 20 forskere inden for fem år.

Datar arbejdede med Cote i 11 år på USC, og tilbragte flere år i Department of Atomic Energy for Indiens regering.

Cote håber at gøre UM med skole til et af National Cancer Institutes nationale centre for nanoteknologisk ekspertise. en gruppe af nano-forskningsinstitutter oprettet i 2004, som omfatter Stanford, MIT-Harvard, Northwestern og andre topuniversiteter. Centrene arbejder med National Nanotechnology Initiative, den føderale alliance med 25 agenturer, der har pumpet 12 milliarder dollars ind i videnskaben siden 2001.

Ved et Nanotechnology Retreat oprettet af Cote og Datar ved UM i august, Dr. Piotr Grodzinski, direktør for NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer i Washington, D.C., udfordrede 95 forsamlede nanoteknologieksperter fra hele landet til at bruge nanoteknologi til at besejre kræft.

"Det lover godt for test, der er billigere, hurtigere, mere følsomme og mindre invasive end biopsier, " han sagde.

Trods alt dets løfter, imidlertid, nanoteknologi kan også skabe farer.

Investor Environmental Health Network, en forskningsgruppe, der leverer information til private investorer, der har 25 milliarder dollars sunket i højteknologiske medicinske områder, i juni udstedte en advarsel til sine kunder:"Nogle af disse nye teknologier viser tegn på at udgøre alvorlige farer for menneskers sundhed og miljøet, herunder den samme slags alvorlige trusler som følge af eksponering for asbest."

Asbestindustrien har pådraget sig milliarder i ansvar gennem årtier, fordi lang, tynde asbestfibre viste sig at forårsage granulomer i arbejdernes lunger - en forløber for mesotheliom, kræft i lungeslimhinden.

Nogle "kulstof nanorør", der bruges i medicinske tests, har meget lignende former, sagde undersøgelsen.

"Det er en legitim bekymring, " sagde Cote. "Vi har meget at lære om disse materialer og deres toksicitet."

Han påpegede, at hans kræftblodprøve er udført i reagensglas, ikke i den menneskelige krop. "Før vi bruger disse materialer i kroppen, vil vi se, at de ikke forårsager sådanne problemer."
___

(c) 2009, Miami Herald.
Besøg Miami Herald Web-udgaven på World Wide Web på www.herald.com/
Distribueret af McClatchy-Tribune Information Services.