דברים קטנים, השפעה גדולה

ננוטכנולוגיה מספקת למדענים ערכת-כלים בעלת כח רב, היא משמשת לפתרון בעיות בכל תחום, מרפואה והנדסה כימית ועד למדעי החלל, מדווח אלוק גיה
הכל החל עם אתגר שהציב פיזיקאי ענק. בשנת 1959, זוכה פרס נובל ריצ’רד פיינמן, נשא נאום שכותרתו “יש מספיק מקום בתחתית”, שבו הוא הציג שאלה: “מכונות חישוב הן גדולות מאוד, הן ממלאות חדרים”, הוא אמר. “מדוע שלא נעשה אותן קטנות מאוד, נעשה אותן מחוטים קטנים, רכיבים קטנים – וכשאני אומר קטנים, אני מתכוון קטנים”.
הרעיון הגדול שלו היה למזער אובייקטים קיימים. ניתן לייצר אותם מהמסד ועד הטפחות על ידי מניפולציה של אטומים או מולקולות בודדות. יותר מיובל שנים מאוחר יותר, לא בטוח שהוא היה מזהה את האופן שבו רעיונותיו הפכו לערכת-כלים בעלת כח רב המשמשת מדענים, ערכה בשם ננוטכנולוגיה.
“באופן הרחב ביותר, אנו מדברים על החלק המיליארד של המטר [ננומטר] ובאופן טיפוסי הטכנולוגיות הן בין 20 ל-100 ננומטר”, אומר קיית’ דינגוואל, חוקר במכון הבריטי לננוטכנולוגיה. “מה שאנחנו מדברים עליו הוא מניפולציה של חומרים ברמה המולקולארית”.
התחום חורג ממטרתו של פיינמן להפוך דברים לקטנים יותר. רעיונות הננו-מדע משמשים בכל דבר מרפואה והנדסה כימית ועד למדעי החלל וטלקומוניקציה. “לא הייתי מכנה זאת בשם דיסציפלינה, הייתי מכנה זאת ערכת-כלים”, אומר גבריאל אפלי, פרופסור לפיסיקה  מהמרכז לננוטכנולוגיה בלונדון. “היא משמשת בתחום המיקרואלקטרוניקה אבל גם באבחון רפואי – בדיקות הריון משתמשות בננו-חלקיקים מזהב. זוהי ערכת-כלים שאנשים משתמשים בה כדי לפתור בעיות במגוון  תחומים ללא כל קשר לתווית שלה”.
המשמעות היא שאין דבר כזה מעבדה ננו-מדעית טיפוסית. מקום אחד בעל הקידומת ‘ננו’ על דלתותיו יכול להכיל מדענים הבונים חומרים חדשים לחלוטין, מעבדה שניה עשויה להתמקד בבניית תא סולרי בהשראת עלה אמיתי, והשלישית עשויה לעסוק בהזזה של אטומים על פני משטח כדי לראות אילו דברים מוזרים מתרחשים ברובד הננו.
יחד עם טכנולוגיה חדשה, מגיעה גם אחריות חדשה ומדעני הננו-מדע אומרים שהם מודעים לבעיות הכרוכות במניפולציה של דברים כל כך קטנים. “ככל שהחברה הופכת לעשירה יותר, היא בדרך כלל סולדת יותר מסיכונים, אבל גם עשירה מספיק כדי לנקוט צעדים לצמצום את הסיכונים בחקר של כימיה חדשה”, אומר אפלי. “התחושה שלי היא שאנחנו פשוט צריכים להתייחס לכל הדברים שטרם בדקנו באותה הצורה שבה אנחנו מטפלים במה שכימאי סינטטי היה עשוי לייצר”.
ננו-צינורות מפחמן
קחו, למשל, ננו-צינורות מפחמן. צינורות זעירים אלו עשויים מאטומים של פחמן והם חזקים ומוליכים באופן מדהים, אבל בגלל צורתן, הם עלולים גם להיות בעלי פוטנציאל מזיק. ממספר מחקרים מוקדמים על עכברי מעבדה, עולה ששאיפה של ננו-צינורות עלולה להיות דומה לשאיפה של חלקיקי אסבסט. עם שילובם של ננו-צינורות ביותר ויותר חומרים יום-יומיים, מה יקרה אם הם ישוחררו לסביבה?
התשובה תצטרך בדיקה קפדנית ולאפיונם של ננו-חלקיקים וחומרים חדשים לחלוטין. אבל יש הטוענים כי יותר מדי זהירות עלולה לעכב חדשנות. לנחש מראש טכנולוגיה שעדיין לא קיימת ולנסות לבצע בה רגולציה זה לא רעיון טוב, אומרת אינקה מאלש, נשיאת Malsch TechnoValuation והמחברת דוח מחקר תצפיתי עבור האיחוד האירופי בנושא האתיקה של הננוטכנולוגיה.
ניתן לכסות את רוב היישומים הנוכחיים של ננוטכנולוגיות  דרך חוקים קיימים בתחומים כגון בטיחות כימית או בטיחות בתרופות. מאלש אומרת שבטווח הרחוק, הבעיות העיקריות יתרכזו באופן שבו הננו-מדע תתממשק עם הביולוגיה שלנו, עד לרמה של השבחת בני האדם. “היכן יעבור הגבול בין ננוטכנולוגיה ביישומים רפואיים או ביולוגיים וטיפול לצורך ריפוי אנשים – מתי זה יהפוך להשבחת אנשים, הפיכת אנשים בריאים לטובים יותר?” מאלש מוסיפה: “כרגע לפוליטיקאים ולקובעי מדיניות אין שום מושג כיצד לעשות רגולציה או מה יכולים להיות הנורמות, הסטנדרטים והערכים האתיים בנושאים אלו. למרבה המזל, יש לנו עדיין זמן שכן הטכנולוגיה לכך עדיין לא מוכנה”.
רפואה היא תחום חשוב. אלפרד קושיירי, נשיא המכון הרפואי למדע וטכנולוגיה באוניברסיטאות של דאנדי וסנט אנדרו, עבד על דרך מקורית לטפל באנשים על ידי שימוש בננו-צינוריות פחמן במסגרת NINIVE, פרויקט מחקר ננוטכנולוגי אירופאי. כל ננו-צינור נושא על פני השטח שלו מטען תרופתי והוא יכול להיכנס לתאים של הגוף – סרטניים או אחרים – כמו ננו-מחט. כשהננו-צינורות מגיעים ליעדם, פולס חיצוני של מיקרו-גלים גורם להם להשיל את המטען התרופתי בתוך התאים. “השערתי היא שמערכות לאספקת תרופות ליעד, המבוססות על ננו-צינורות מפחמן כנשאים, יתחיל בניסוי קליני שלב אחד בעוד שלוש עד ארבע שנים.”, אומר קושיירי.
הוא מוסיף: “בהמשך לפרויקט הזה, מצאנו שהננו-צינורות האלו, אם בונים אותם באופן מסוים, יכולים אפילו לגרות תאי עצב. דבר זה הוביל לפרויקט המשך – אם ישנם מטופלים החולים לדוגמה בפרקינסון, ואתה מכניס ננו-צינורות מיוחדים כאלו, אתה יכול להשתמש באותה אנרגיה כמו זו של טלפונים סלולריים כדי לגרות את התאים”.
פרויקטים הרבה פחות מורכבים כבר זמינים לסל הקניות שלנו. ננו-חלקיקים מסוגים שונים כבר משמשים בקרם הגנה ובצבע לרכב, הם משמשים כזרזים לריאקציות כימיות במפעלים ומשמשים בכל מכשיר אלקטרוני מודרני.
“בתעשיית האלקטרוניקה, אנשים עושים מניפולציה לדברים ברמת הננו כבר הרבה זמן”, אומר דינגוואל. “חלקיקי זהב משולבים עם דברים כמו צינורות פחמן בייצור של צ’יפים לזיכרונות”. בני האדם כבר משתמשים (ללא ידיעתם) בפירות הננוטכנולוגיה מזה אלפי שנים, אומר דונגוואל, אבל הטכנולוגיה למניפולציה הפכה לזמינה רק בעשורים האחרונים. צפו לדברים גדולים (אבל קטנים מאוד).