Kami menjelaskan apa itu nanoteknologi, untuk apa dan contohnya. Selain itu, aplikasinya di bidang kedokteran, bioteknologi dan bidang lainnya.
Apa itu nanoteknologi?
Secara garis besar, nanoteknologi adalah manipulasi dan pembuatan bahan dan artefak pada skala atom atau molekul, yaitu nanometrik. Ini adalah bidang penelitian dan aplikasi yang sangat luas yang masih terus berkembang.
Nanoteknologi melibatkan materi subatomik, serta pengetahuan khusus dari disiplin ilmu seperti kimia organik, biologi molekuler, semikonduktor, mikrofabrikasi, dan ilmu permukaan, antara lain.
Sederhananya, nanoteknologi dimulai dari ide membangun mesin mikroskopis untuk menghasilkan bahan baru dengan konfigurasi molekul yang unik dan khusus.
Namun, sifat dari banyak “mesin” ini tidak serupa dengan yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, tetapi mungkin terdiri dari virus yang “diprogram ulang” secara genetik dan sarana bioteknologi lainnya. Akibatnya, teknologi ini merupakan sumber kemungkinan yang tak terbatas dan, tentu saja, bahaya.
Selain itu, nanoteknologi telah membangun nanomaterial, yaitu elemen yang tidak ada di alam dan memiliki sifat yang menakjubkan. Mereka diciptakan dengan memodifikasi molekul bahan yang ada.
Dengan demikian, bidang penelitian raksasa telah dibuka dengan aplikasi yang hampir tak terbatas, yang masih dalam definisi dan eksperimen. Nanoteknologi berjanji untuk membawa serta revolusi industri dan ilmiah-teknologi baru.
Sejarah nanoteknologi
Pada tahun 1959, kemungkinan nanoteknologi dan nanosains dibahas untuk pertama kalinya. Yang pertama mengacu pada mereka adalah pemenang Hadiah Nobel dalam Fisika (1965), orang Amerika Richard Feynman (1918-1988), selama pidatonya di Caltech (California, AS), di mana ia berteori tentang sintesis dengan manipulasi langsung dari atom.
Namun, istilah “nanoteknologi” diciptakan pada tahun 1974 oleh Norio Taniguchi (1912-1999) dari Jepang. Sejak itu, banyak yang bermimpi atau berteori tentang kemungkinan jenis mesin dan bahan canggih ini.
Misalnya, insinyur Amerika Kim Eric Drexler (1955-) berpartisipasi dalam mempopulerkan istilah dan jenis penelitian ini, yang sebagian besar bertanggung jawab atas awal formal bidang studi nanoteknologi pada 1980-an, waktu dalam mikroskop dan penemuan fullerene pada tahun 1985.
Dari tahun 2000 nanomaterial mulai digunakan secara industri. Sebagai tanggapan, pemerintah dunia mulai berinvestasi dalam jumlah besar dalam penelitian dan pengembangan nanoteknologi.
Penerapannya pada bidang biokimia, kedokteran, dan rekayasa genetika menjadi jelas segera setelahnya. Hari ini adalah salah satu bidang ilmiah dengan validitas dan permintaan terbesar bahkan di negara-negara yang disebut Dunia Ketiga.
Untuk apa nanoteknologi?
Dalam istilah dasar, nanoteknologi adalah jenis rekayasa material pada skala atom atau molekul. Itu berarti memungkinkan Anda untuk memanipulasi materi dalam skala yang sangat kecil, antara 1 dan 100 nanometer, yaitu, kira-kira antara ukuran molekul DNA (2 nm) dan bakteri dari genus Mycoplasma (200 nm).
Oleh karena itu, kegunaan nanoteknologi hampir tidak terbatas: dari mengintervensi komposisi kimia makhluk hidup, sehingga memungkinkan untuk memodifikasi DNA makhluk hidup mikroskopis dan “memprogram” mereka untuk melakukan tugas biokimia tertentu, hingga pembuatan bahan baru. sifat, yang disebut nanomaterials.
Aplikasi Nanoteknologi
Beberapa penerapan nanoteknologi saat ini berkaitan dengan:
- Industri tekstil. Penciptaan kain cerdas, mampu perilaku pra-program dalam chip atau instrumen elektronik lainnya, sehingga mampu membersihkan diri, anti noda atau mampu mengubah warna dan suhu.
- Desain pertanian. Pembuatan pestisida, pestisida dan pupuk dengan biokimia terkontrol yang memungkinkan perbaikan tanah, serta nanosensor untuk mendeteksi air tanah, konsentrasi nutrisi, dll.
- Dukungan untuk ternak. Pembuatan melalui nanopartikel vaksin dan obat-obatan untuk menjaga kesehatan ternak, atau nanosensor yang mampu memberi peringatan tentang adanya penyakit, parasit, dll.
- Industri makanan. Di area ini, sensor makanan dikembangkan, yaitu elemen yang dapat memverifikasi kelayakan makanan, hingga pengemasan nano untuknya, yang dirancang khusus untuk memperlambat proses alami penguraian makanan.
- Nanofarmasi. Ini adalah produk farmakologi generasi pertama yang dirancang dengan sistem nano, yang mampu mendistribusikan senyawa aktif obat secara efisien dan spesifik, memperoleh hasil yang lebih baik dan lebih cepat, serta meminimalkan kerusakan tambahan.
Di sisi lain, industri membayangkan hal-hal berikut sebagai bidang penelitian masa depan:
- Nanoinformatika. Desain sistem komputerisasi dengan kekuatan dan kecepatan luar biasa melalui sistem nano.
- Nanotermologi. Aplikasi mesin nano untuk mengatur suhu lokal secara efisien dan cepat.
- Nanoenergi. Bahwa mereka bisa menjadi efisien, aman dan berdampak lingkungan yang rendah, sebagai solusi untuk krisis energi yang dimulai abad XXI.
- Solusi lingkungan. Sebagai sistem nanoteknologi untuk pembuangan limbah berbahaya atau pembuangan sampah.
Contoh nanoteknologi
Beberapa contoh aplikasi nanoteknologi saat ini untuk masalah manusia adalah sebagai berikut:
- silikon hitam bakterisida. Ilmuwan Australia dan Spanyol mengumumkan pembuatan bahan yang dikenal sebagai “silikon hitam”, yang komposisi molekulnya mencegah, tanpa memerlukan produk tambahan, perkembangbiakan banyak spesies bakteri gram positif dan gram negatif, selain mengurangi keefektifannya. jenis endospora tertentu.
- Bedah nano menggunakan robot. Laboratorium Swiss ETH Zürich sedang bersiap untuk menguji robot mikro pertama yang dipandu secara magnetis, yang dikenal sebagai OctoMag, yang diharapkan dapat melakukan bedah mikro tanpa membuka pasien, cukup dengan menyuntikkannya ke dalam tubuh melalui jarum kecil. Model pompa mikro serupa juga telah diuji di AS, melepaskan obat ke mata saat dibutuhkan.
Nanoteknologi dalam kedokteran
Janji-janji nanoteknologi untuk kemajuan kedokteran sangat mengejutkan. Di atas kami memberikan beberapa contoh tentang ini, tetapi masih banyak yang harus ditemukan, seperti:
- Perawatan nano untuk penyakit yang tidak dapat disembuhkan. Solusi nanoteknologi untuk kanker, HIV/AIDS atau penyakit Alzheimer bisa datang dari tangan robot biokimia yang disuntikkan ke dalam tubuh manusia.
- Nanoteknologi memperlambat penuaan. Suatu hari kita bisa, melalui nanopartikel, memerangi penuaan pada tingkat molekuler dan memperpanjang umur kita lebih jauh, menunda kepikunan.
- Vaksin nano. Sistem perlindungan terhadap penyakit berdasarkan pengenalan sistem nano ke tubuh, yang akan membantu sistem kekebalan tubuh dalam memerangi semua jenis penyakit baru.
- Pemrograman ulang genetik. Melalui nanorobot akan memungkinkan untuk memodifikasi DNA kita dan secara bertahap menghilangkan gen yang membawa penyakit bawaan, kekurangan dan kejahatan lainnya. Ini akan meningkatkan kualitas hidup spesies secara umum. Ini, tentu saja, juga memerlukan pemikiran ulang tentang hukum moral sains sampai tingkat tertentu.
Nanoteknologi dan bioteknologi
Bioteknologi adalah penerapan solusi teknologi untuk masalah yang bersifat biologis. Dibutuhkan tingkat yang sama sekali baru berkat pengenalan nanosains.
Kemungkinan memprogram atau memprogram ulang makhluk hidup melalui intervensi nanoteknologi DNA dapat memungkinkan kita menjalani kehidupan menuju jalan yang lebih nyaman. Namun, kombinasi bioteknologi dan nanoteknologi akan melibatkan risiko etis dan biologis yang signifikan.
Umat manusia tahu betul apa yang terjadi ketika mencoba untuk bermain Tuhan. Misalnya, produksi sapi perah dengan daging lebih banyak, tanaman tahan hama, dll., harus selalu berjalan beriringan dengan refleksi tempat kita dalam tatanan alam dunia.