Naučni napredak je iz godine u godinu sve veći. Više od milion
naučnih radova objavljuje se svake godine, a broj naučnih otkrića i
novih tehnologija raste brzinom koju pre nekoliko decenija nismo mogli
ni da naslutimo. Iz ovog razloga, predviđati tok naučnog i tehnološkog
napretka je vrlo nezahvalan posao.
Istorijska dešavanja neretko su nas učila da nismo bili u pravu.
Prisetimo se samo lorda Kelvina, poznatog britanskog naučnika, koji je
početkom 20. veka rekao da je nauka otkrila sve što se može otkriti i da
nam preostaju samo preciznija merenja. Međutim, nekoliko godina potom,
Maks Plank je utemeljio osnove kvantne fizike, a Albert Ajnštajn objavio
postulate Specijalne teorije relativnosti. Samo deset godina kasnije,
otkriveno je jezgro atoma. O uticaju ovih otkrića na progres čovečanstva
čini se da je izlišno govoriti.
Uprkos ovome, u nastavku teksta predstavljamo listu najnovijih
tehnlogija koje bi u narednom periodu mogle da dovedu do revolucije u
nauci i da unaprede život svih stanovnika planete. Poznato je da su
civilizacijskim pomacima uvek prethodile pojave novih materijala koji su
bili u upotrebi, te nas i u ovom pogledu očekuju sjajne mogućnosti sa
razvojem nanomaterijala.
1. Štampanje organa
Klasični 3D štampači više nisu novost. Njihovom upotrebom uspeli smo
da postignemo ogroman uspeh u industriji, elektronici, pa čak i u
izgradi automobila. Takođe, uspeli smo da „odštampamo“ i uzorke tkiva
pojedinih organa. Sledeći cilj kom naučnici teže je štampa organa u
celosti. Najveći problem u postizanju ovog cilja predstavljaju krvni
sudovi koji prožimaju svaki organ i koje je gotovo nemoguće
reprodukovati.
Međutim, naučnici iz SAD i Australije pronašli su način
kako da prevaziđu ovu prepreku, te u narednim godinama možemo očekivati i
prvi samoodrživi, funkcionalani organ dobijen uz pomoć bio-štampača.
Mogućnosti koje će se javiti nakon ovog uspeha su nemerljive, a liste
čekanja transplatacije će se smanjivati. Iako će biti onih čiji se
pogledi na svet se neće slagati sa ovom vrstom napretka, jedno je
sigurno – a to je da će ilegalna trgovina ljudskim organima prestati da
bude unosan biznis.
2. Providni organizmi
Da su poneka otkrića uvrnuta, dokazuje i to što su naučnici iz Laboratorije „Pol Paterson“ u Americi uspeli da učine tkiva životinja providnim. Istraživači su uspeli da eutanazirana tela laboratorijskih pacova učine providnim
na taj način što su lipidne molekule, koji čine telo neprozirnim,
zamenili providnom gel tečnošću, koja ispunjava čitav organizam. Ova
vrsta supstance daje potporu i struktru tkivima. Proces plastifikacije
delova ljudskog tela je poznat odranije, međutim, do sada nije bilo
moguće očuvati određene ćelije i proteine neophodne za detaljna
izučavanja neuroloških i imunoloških pojava.
Naučnicima je ova metoda pomogla da
mapiraju periferne nerve o kojima se veoma malo zna. Takođe, uspeli su
da prate širenje virusa u predelu mozga pacova na taj način što su
viruse obeležili fluorescentnim rastvorom. Sledeći korak ovog tima je da
u godinama koje slede proučavaju ćelije raka, matične ćelije, a prema
njihovim rečima ovaj pomalo bizarni način ispitivanja će smanjiti broj laboratorijskih pacova koji se koriste pri standardnim istraživanjima. Takođe, naglašavaju da su dobijeni podaci
mnogo precizniji i nadaju se da će u narednim godinama ova metoda
dovesti do značajnih otkrića u vezi sa lečenjem nekih od najopakijih
bolesti, kao što je rak.
3. Nanomaterijali u proizvodnji superprovodnika
Nedavno je još jedna nezamisliva stvar postala moguća: proizvodnja
materijala čija se debljina meri brojem atoma. Tačnije, u proizvodnji su
materijali debljine jednog atoma, što predstavlja najmanju moguću
debljinu materijala. Naime, slojevi ovakvih materijala mogu se spajati
na veoma stabilan način. Ovo nam pruža fantastične mogućnosti u pogledu
izgradnje superprovodnika – materijala koji provode električnu energiju
bez otpora. Iako je ovaj fenomen postignut na veoma niskim
temperaturama, san naučnika je da se isti efekat postigne na sobnoj
temperaturi.
Kombinacija različitih materijala, kao i materijala
debljine jednog atoma veoma obećava u ovom pogledu. Iako je proizvodnja
ovako tankih materijala tek u začetku, u narednom periodu možemo
očekivati velike pomake. Za sada su dobijeni materijali sastavljeni iz
nekoliko slojeva tankih materijala čija ukupna debljina ne prelazi deset
mikrona, što je manje od poprečnog preseka ljudske vlasi. Osim
proizvodnje superprovodnika, ovi materijali će nam omogućiti da
proizvedemo savitljive i providne materijale koje bismo mogli da
primenimo u proizvodnji savitljivih ekrana i nove generacije
kompjuterskih čipova.
4. Reprogramirajuće ćelije
Tim naučnika sa Masačusetskog instituta za tehnologiju je sasvim
slučajno uspeo da na trenutak „prevari“ membrane ćelija i da u samu
ćeliju ubaci određene supstance i materijale, poput raznih enzima i
nanočestica, koji mogu da promene njeno ponašanje. Ovakvo programiranje
ćelijskog ponašanja je osetljiv posao, međutim, tokom velikog broja
pokušaja koje su imali, naučnici su primetili da kada bi uspeli dovoljno
brzo da promene oblik ćelije, ona bi „otvorila“ svoju membranu i samim
tim propustila supstance koje su naučnici želeli da ubace. Novootrkiveni
način je bio mnogo otmeniji i može da se primeni čak i u slučaju veoma
osetljivih ćelija, kao što su imune i matične ćelije.
Ako bismo uspeli da primoramo ćelije da se ponašaju na način na koji
mi želimo, verovatno bismo uspeli da pobedimo ili čak sprečimo bolesti
poput dijabetesa, raka, side itd. Najnovija metoda ubacivanja
nukleinskih kiselina i raznih enzima, koji deluju na ćeliju tako što
menjaju njeno ponašanje, otvara mnoga vrata za istraživanja koja se tiču
lečenja za sada neizlečivih bolesti.
5. Genetički inženjering uz pomoć CRISP tehnologije
Izmena genoma, koji predstavlja skup gena određene jedinke, postala
je moguća sedamdesetih godina prošlog veka i tada je promenila tokove
moderne medicine. Međutim, metode koje su korišćene su bile izuzetno
skupe i zahtevale su mnogo truda i vremena. Timovi naučnika sa Berklija u
Americi i Univerziteta u Ulmeu pronaši su način kako da ovu vrstu
genetskog poduhvata učine jednostavnijim, bržim i jeftinijim. Oba tima
otkrila su da određene bakterije – u ovom slučaju streptokoke – imaju
mogućnost da prepoznaju viruse koji su ih prethodno već bili napadali, tako što skladište „podatke“ o njihovom DNK lancu. Na primer, streptokoke koriste određen protein zvani Cas9 kao
određenu vrstu oružja kojom uspešno uništavaju viruse kada im se
približe.
Ovaj protein ima ulogu svojevrsnih makaza za molekule, koje
možemo da koristimo kada krojimo genetski materijal jedinki. Ubrzo nakon
toga, tim sa Masačusetskog instituta za tehnologiju otkrio je kako uz
pomoć ove metde mogu da se načine višestruke izmene u genomu jedinke i
to odjednom, s velikom preciznošću. Iako će ova metoda u velikoj meri
olakšati rad naučnika koji se bave ovom oblašću i izučavanje bolesti kao
što su sida, Alchajmer i šizofrenija, jedan deo stručne i šire javnosti
strahuje da bi upravo olakšan rad na genetičkom inženjeringu mogao da
dovede do neetičkog ponašanja u ovoj oblasti.
6. Bežično prenošenje električne energije uz pomoć zvučnih talasa
Iako bežično prenošenje električne energije već postoji, dosta je
ograničeno prostornom udaljenošću jer prenos elektromagnetnih talasa na
ovaj način opada sa kvadratom rastojanja. Međutim, u slučaju mehaničkih
talasa ovo ne bi predstavljalo problem. Uz pomoć pijezoelektričnog
efekta – pojava stvaranja električnog napona na krajevima određenih kristala pri
mehaničkom pritisku – mehaničke vibracije poput zvuka bi na efikasan
način mogle da se pretvore u električnu energiju.
Iako je u početku
akademska zajednica bila skeptična prema ideji naučnice sa Univerziteta u
Pensilvaniji, Meredit Peri je bila odvažna i osnovala je svoju
kompaniju kako bi razvila ovu tehnologiju. Transmiter, koji je za sada
još u fazi testiranja, ima ulogu zvučnika koji usmerava ultrazvuk, kako
bi formirao hotspot energije. Prijemnik zatim „hvata“ ovu
energiju i pretvara je u električnu. Prva tura novih uređaja biće
spremna veoma brzo, a nov način prenosa električne enrgije i punjenja
kompjutera, mobilnih aparata i drugih uređaja biće lakši nego ikada.
7. Nanomaterijali u proizvodnji odeće
Još jedna primena nanomaterijala i pijezoelektričnog efekta:
intenzivno se radi na razvoju novih tehnologija koje bi omogućile da uz
pomoć nanovlakana odeća koju nosimo postane „pametna“. Ona bi pretvarala
energiju naših pokreta u električnu energiju, a što su ovi pokreti
intenzivniji i življi, više električne energije bi se moglo proizvesti. S
obzirom na to da se nanovlakna prave od organskih materijala, polivinil
fluorida, oni su fleksibilni i udobni, a i relativno jeftini i
jednostavni za proizvodnju.
8. Solarna energija
S obzirom na sve osetnije klimatske promene, solarna energija će
uskoro morati da postane dominantan izvor energije kako bi u velikoj
meri zamenila klasične fosilne izvore. Srećom, naučnici vredno rade na
razvijanju novih nanotehnologija i ovo bi uskoro moglo da postane
stavrnost. Fotoćelije bi jako brzo mogle da postanu jeftinije za izradu,
a samim tim će biti u masovnijoj upotrebi.
Takođe, naučnici sa
Univerziteta u Severnoj Karolini osmislili su kako da uz pomoć sunčeve
svetlosti vodu rastave na njene sastavne delove i zatim stvore vodonik.
Vodonik bi se skladištio i koristio kao gorivo, a kiseonik bi se
ispuštao u atmosferu. „Otrgnuti“ elektrone iz molekula vode je dosta
teško, međutim, ovaj proces je u velikoj meri olakšan i pojednostavnjen
uz pomoć novih tehnologija i nanomaterijala poput titanijum-dioksida.
Neophodno je pronaći način za njegovo omasovljenje kako bi sunčeva
svetlost zasigurno postala dominantan izvor energije na planeti.
9. E-ELT
Evropski izuzetno veliki teleskop najveći je teleskop čija se
izgradnja planira u narednih deset godina. Za potrebe ovog teleskopa
razviće se tehnologije koje do sada nisu bile u upotrebi i koje će
dovesti do prave revolucije u astronomiji. Osim modernih tehnologija,
ono što će ovaj teleskop učiniti tako revolucionarnim jeste i veličina
primarnog ogledala koje će imati prečnik od neverovatnih 39 metara.
Sa
ovolikom površinom koja će skupljati svetlost udaljenih svemirskih
objekata bićemo u mogućnosti da zavirimo u najskrovitije delove našeg
univerzuma. Takozvani E-ELT (European Extremely Large Telescope)
omogućiće nam da proučavamo udaljene vanzemaljske svetove i njihove
atmosfere, kao i da proučavamo najranije objekte u svemiru, kao što su
prve zvezde, galaksije i najstarije kvazare. Smatra se da će ovaj
teleskop dovesti do nove revolucije u proučavanju svemira, slično kao
Galileo Galilej pre 400 godina kada je prvi put posmatrao svemir kroz
sočivo teleskopa.
10. Video-kamere za nanočestice
Hologramski mikroskopi nisu novina. Naučnici ih koriste već neko
vreme. Funkcionišu tako što u određeni objekat uperimo laserski snop,
nakon čega se svetlosni zraci odbijaju o njegovu površinu i formiraju
hologramsku sliku. Međutim, ono što predstavlja veliki problem u ovom
načinu posmatranju mikrosveta je poteškoća na koju naučnici nailaze kada
treba da „izvuku“ informacije iz dobijenih holograma. Tim naučnika sa
Univerziteta u Njujorku je pronašao način kako da iz holograma
posmatranog objekta veoma brzo izvuče informacije o njemu.
Rezolucija
jednog ovakvog teleskopa će omogućiti istraživačima širom sveta da prate
nanočestice koje se nalaze u raznim fluidima ili rastvorima. Ako bi
takve nanočestice sadržale informacije o samom proizvodu – kada, kako i
gde je napravljen – uz pomoć ovih mikroskopa bismo mogli da ispratimo
ceo proces proizvodnje jednog modernog proizvoda i to praktično svakog
njegovog delića. Ali, ono što je takođe veoma bitno, velike primene
jednog ovakvog uređaja bi se mogle primeniti u medicini.
Izvor elementarium