Сценирование развития нанотехнологий
Сценарная развилка для нанотехнологий примерна та же, что и у биотехнологий. В инерционном сценарии – встраивание в развитие IT, поставка новых материалов и устройств – наноботов. В альтернативном сценарии – достройка онтологической «крыши» и реализация квантовых эффектов, прежде всего работа со спутанными состояниями.
Инерционный сценарий развития нанотехнологий
Наноматериалы
С высокой долей уверенности можно прогнозировать нанопористые материалы ввиду «универсальности» – востребованности в химической промышленности, возможности использования для очистки воды, воздуха и топлива, что отвечает основам «экологического» мышления большей части населения развитых стран, а также реализуемости в качестве материалов для имплантатов.
Наночастицы и нанопорогики, промышленное использование которых является логичным развитием микрочастиц и микропорошков, уже внедряются в производство: в медицине – оболочки для лекарств, серебро в биомаркировке и диагностике, в технике – чернила, износостойкие оболочки, в потребительских товарах – лыжная мазь и в электронике – наночастицы в ОЗУ. Их реализуемость вопросом не является, масштабность разработок в целом свидетельствует об их экономической выгодности.
Углеродные нанотрубки будут реализованы в силу того, что при столь масштабных вложениях почти во всех возможных отраслях сложно хоть одно направление не довести до логического конца. Хотя, по всей видимости, реализация именно данного направления не оправдает надежды инвесторов. Примечательно большое количество мошенничества в «нанопромышленности» именно здесь.
Следует заметить, что значительные финансовые вложения в наноматериалы обосновываются надеждами на наличие у этих материалов «особых свойств». Действительно, при переходе от микро– к наноуровню характеристики материалов могут измениться. Но, во-первых, могут и не измениться или измениться в худшую с нашей точки зрения сторону. Во-вторых, практически наверняка в отношении наноматериалов будет работать принцип соответствия, то есть при агломерации наночастиц или осаждении примесей на нанопленки их свойства будут соответствовать свойствам обычных микрочастиц. Действительно, образование агломератов, «слипание» наночастиц в микрочастицы с потерей специфических «наносвойств», является одной из ведущих проблем в развитии нанотехнологий, и совершенно неочевидно, что эта проблема имеет решение в общем случае.
Проблема агломерации имеет значение и для наиболее перспективного и востребованного направления – нанопористых материалов. Очень вероятно, что эти материалы будут температурно-, магнитно– или средово-нестабильными, причем нестабильность будет носить принципиальный и неустранимый характер.
Нанопленки будут реализованы в силу их необходимости для таких технологий, как гибкие дисплеи – наиболее востребованная инновация в области компьютеров. Новые износостойкие комплектующие подойдут автомобильной промышленности. Космической промышленности и медицине потребуются оболочки для лекарств.
Востребованным и лежащим в русле развития фармакологической индустрии материалом являются нанокапсулы. Их использование позволит достичь «точечной доставки» лекарств. В частности, на основе нанокапсул разрабатываются лекарства от рака. Применение нанокапсул также найдено в парфюмерной промышленности и реализовано компанией L’Oreal.
Наномедицина
Говоря о наномедицине, следует отметить, что нанотехнологии в данном контексте практически исключительно «эволюционны». Мейнстримные направления в медицине, в которые внедряются нанотехнологии, существуют и без наносоставляющей. Однако для многих из них включение наносоставляющей обеспечит значительное увеличение эффективности/или финансирования.
Нанотехнологии соответствует требованиям клинической лабораторной практики и могут быть реализованы в нескольких направлениях диагностики. В частности, технологии на основе наноустройств и наносистем могут быть применены для секвестирования отдельных молекул ДНК. Большая часть диагностических технологий с применением наноустройств лежит в области технологий биочипов. Для диагностики эти чипы используют биологические пробы в 1 млрд раз меньше, нежели традиционные методики.
Нанотехнологические решения, такие как атомная микроскопия, позволят довести до промышленного состояния технологии ДНК-, РНК– и протеиновых решеток, которые приобретают особую значимость в условиях развития генных медикаментов. Они могут применяться для секвестирования генов, диагностики генных заболеваний и проверки эффективности лекарств. Другим направлением является «Лаборатория-в-чипе». В противоположность ДНК-решеткам, данное направление позволяет производить множество различных химических испытаний в пределах одного чипа и, в частности, анализировать капли жидкости содержащие химикаты и вирусы в следовых концентрациях.
Нанотехнологии, по всей видимости, смогут решить большую долю проблем с аккуратной доставкой лекарственных средств в требуемый участок организма. В области точной доставки лекарств можно выделить следующие нанорешения:
♦ наночастицы, позволяющие создавать легко усваиваемые, а также удобные в потреблении, например, вдыхаемый инсулин, лекарства;
♦ нанокапсулы, в которые могут быть заключены нужные для медицинских целей вещества. Использование нанокапсул позволит сократить токсичность лекарств, облегчит работу с гидрофобными лекарственными средствами и улучшит распределение лекарственных веществ в организме.
В области имплантатов применение нанотехнологий лежит в двух областях. Во-первых, в создании самих имплантатов из биоподобных материалов, во-вторых, в покрытии имплантатов биосовместимыми материалами. В области активных имплантатов нанотехнологии применяются для создания антимикробных покрытий, а также в качестве электродов – в проектах глазных и нервных имплантатов.
Нанотехнологии в электронной и оптоэлектронной промышленности
Следует отметить, что полупроводниковая промышленность уже сейчас работает на наноуровне. В области оптоэлектроники нанотехнологии также уже присутствуют в железе – в LCD– и TFT-мониторах, CD и DVD и пр.
Прорывной сценарий развития нанотехнологий
Сценарий прорывного развития нанотехнологий может быть реализован только проектно. Если перспективой развития биотехнологий является генетическое преобразование человека, причем не только последующих поколений, но и уже рожденных, создание искусственных эко– и социосистем, то стратегической перспективой нанотехнологий является воздействие на квантовомеханическую «ткань» Вселенной, что подразумевает, в частности, управление вероятностями. В сущности, нанотехнологии, как и биотехнологии, ведут к созданию постлюдей, но в сценарии «биотехнологическая революция» такие люди генетически несовместимы с нами и, в известной мере, являются продуктами технологии, в то время как в сценарии «квантовая реальность» они формально остаются людьми и продуктами технологии пользуются. Вероятно, для большинства населения такой вариант предпочтительнее, хотя на самом деле практические различия между ними минимальны.
