NANOTEHNOLOGIJE: ISTORIJAT, SADAŠNJOST I POGLED U BUDUĆNOST

Istorija ljudskog društva protkana je revolucionarnim promenama u proizvodnji dobara pod uticajem razvoja nauke i tehnologije. Nanotehnologije su te, koje bi u 21. veku, trebale da vode jednu novu industrijsku revoluciju. One se, u principu, bave i pokušavaju da manipulišu objektima čiji je dijametar (ili bar jedna dimezija) u granicama od 1 do 100 nanometra. Jedan nanometar je hiljaditi deo milionitog dela metra, tako da su ti objekti od 10.000 do 100.000 puta manji nego što je prosečni dijametar vlasi ljudske kose.

Ono što ove tzv. nanomaterijale čini posebnim je da se njihove fizičke i hemijske osobine mogu razlikovati od materijala iste vrste koje imaju makroskopske dimenzije. Jednostavno govoreći, ovi objekti se ponašaju drugačije samo zato što su mali. To, sa druge strane, otvara ogroman prostor za kreiranje potpuno novih osobina materijala prostim poigravanjem sa veličinom nano-objekata.

Ričard Fejnman (Richard Feynman), dobitnik Nobelove nagrade za fiziku, je prvi koji je uočio šta bi se sve moglo postići ako bismo ovladali kontrolom procesa na nanometarskim skalama. On je u svom predavanju "Ima mnogo prostora dole na dnu“ (There’s plenty of room at the bottom) iz 1959. god. sugerisao da je direktna manipulacija individualnim atomima put ka razvoju novih i moćnijih metoda sinteze materijala.

Termin "nanotehnologija“ je skovao Norio Taniguči (Norio Taniguchi) sa Univeziteta u Tokiju 1974. god. govoreći o proizvodnji materijala u slučaju kada je tolerancija na grešku reda nanometra. Kada su naučnici iz razvojnog pogona Tojote (Toyota) početkom devedesetih godina razvili prvi polimerni nanokompozit, mešavinu najlon 6 polimera i nano-čestica gline (montmorilonit glina modifikovana jonima natrijuma) postalo je jasno koje se sve mogućnosti otvaraju upotrebom nanomaterijala.

Ovaj nanokompozit je pokazao neverovatno dobra svojstva elastičnosti, čvrstoće i drugih mehaničkih osobina, iako je procenat neorganskog punioca u polimeru bio oko 10%. Jedna od glavnih osobina nanomaterijala je da imaju veliku specifičnu površinu (površinu po gramu materijala), usled čega mnogo veći deo mase punioca dolazi u kontakt sa molekulima matrice, pa se samim tim smanjuje i udeo neorganske faze potreban za modifikaciju.

Do današnjeg dana je automobilska industrija ostala jedan od glavnih korisika kompozitnih nanomaterijala. Pred kraj prethodnog milenijuma su sve veće ekonomije sveta već imale razvojne programe usmerene ka nanonaukama i nanotehnologijama. Predsednik SAD Džordž Buš (George W. Bush) je 2003. god. potpisao akt o nanotehnološkim istraživanjima i razvoju u 21. veku.

Već 2005. godine, finasiranje nanotehnoloških programa od strane država i vlada je prešlo sumu od 3 milijarde dolara, da bi ubrzo nakon toga finasiranja iz privatnog sektora premašila javna davanja.

Glavni pravci razvoja nanotehnologija

Razvoj nanotehnologija umnogome zavisi od razvoja novih metoda kontrolisane sinteze i/ili fabrikacije nanomaterijala. Pre svega se ovo odnosi na dobijanje čestica uskih distibucija veličina, što je izuzetno važno za njihove primene.

Takođe, u sfernoj nanočestici veličine oko 5 nm se oko ~30% atoma nalazi na njenoj površini. Zbog toga su ove čestice veoma reaktivne i sklone aglomeraciji, pa se razvijaju i metode modifikacije i pasivizacije njihovih površina. Glavni pristupi sintezi nanomaterijala se mogu svesti na dva osnovna principa: odozgo na dole (eng. top-down) i odozdo na gore (eng. bottom-up).

Jedan od najvećih izazova sa kojima se nanotehnologije suočavaju, i na tome je u poslednjih 20 godina urađeno mnogo, je kontrolisana manipulacija nano-objektima. Kako su ti objekti jako mali, konvencionalne tehnike manipulacije su jednostavno neupotrebljive i čitava jedna grana nanotehnologije se bavi problemima ove vrste. U okviru ovih istraživanja se posebna pažnja poklanja istraživanjima u biologiji i medicini.

Paralelno sa razvojem novih nanomaterijala razvijaju se eksperimentalne tehnike za njihovu karakterizaciju. Stalno se poboljšavaju mikroskopske tehnike, tako da je rezolucija kod najmoćnijih elektronskih mikroskopa spuštena skoro na nivo atoma. Kako su ove tehnike jako osetljive, zahtevaju i jednu novu infrastrukturu; laboratorije koje su ispod nivoa zemlje, posebno zidane da se vibracije svedu na minimum.

Imao sam prilike, tokom svog boravka u Americi, da sprovedem istraživanja vezana za piezoelektrične nanokompozite u jednom takvom centru na Univerzitetu Pen Stejt (Penn State University). Ni sam nisam mogao da verujem koliko se napredovalo na tom polju.

Na kraju treba da naglasim da je ipak najvažniji pravac istraživanja vezan za razumevanje odnosa između veličine nanostruktura i njihovih osobina. Ova istraživanja mogu pomoći da se dobiju novi materijali željeniih svojstava, koji se dalje mogu upotrebiti za konkretne primene.

Tipični nanomaterijali

Nanomaterijali bazirani na ugljeniku

Ugljenični nanomaterijali su verovatno najviše ispitivani sistemi. Sintetisani su kao 1D (ugljenične nanocevi), 2D (grafen, grafen oksid), i 3D (fulereni) nanostrukture, a za svaku od njih postoji i nekoliko podgrupa. Za otkriće fulerena i grafena dodeljene su Nobelove nagrade.

U praktičnim primenama su najzastupljenije nanocevi (eng. nanotubes) koje mogu biti jednoslojne (relativno skupe) i višeslojne (prilično jevtine). Intersantno je da Sumio Idžima (Sumio Iijima), japanski naučnik koji je otkrio ugljenične nanocevi, nije dobio Nobelovu nagradu, što pokazuje da u nauci, kao i u životu, treba imati malo sreće.

Najčešća upotreba nanocevi je za fabrikaciju kompozitnih materijala, u većini slučajeva u kombinaciji sa polimerima i epoksi smolama. Grafen, u idealnom slučaju najtanji materijal ikada napravljen, je obećavao kao materijal za primene u elektronici, ali se ipak pokazao nestabilnim u odnosu na silicijum. Našao je primene u oblasti kontrolisane isporuke lekova u medicini.

Takođe, zbog svoje velike specifične površine idealan je kao nosač za druge nanostrukture. Grafen u oksidovanovoj formi (grafen oksid) je poluprovodnik sa nultim energetskim procepom. Poseduje veliki broj funkcionalnih grupa (epoksilne, hidroksilne, karboksilne...), pa dobro interaguje sa različitim organskim molekulima.

U poslednje vreme istraživanja su se pomerila prema česticama grafen oksida čije su i lateralne dimenzije veličine nanometara tzv. grafen oksid kvantnim tačkama (eng. quantum dots). Što se fulerena tiče, oni imaju interesantnu strukturu (oblika fudbalske lopte), ali nisu toliko zastupljeni u primenama.

Nanostrukture plemenitih metala

Sferne nanočestice plemenitih metala su jako zastupljene u svim granama nanotehnologija. Najviše se radi sa sfernim nanočesticama zlata i srebra, dok se nanočestice paladijuma i platine koriste za specifične primene, naročito one vezane za hemijsku katalizu.

I u slučaju plemenitih metala razvijene su tehnike za dobijenje struktura koje nisu sferne kao što su: nanožice, nanoštapići, nanopločice, nanokocke, nanopiramide, a moguće je kontrolisano dobiti i neke zaista egzotične geometrijske strukture, kao što su dekahedroni.

Nanočestično zlato, zbog svoje hemijske inertnosti, mnogo se primenjuje u medicini, kako u treatmanu bolesti (dinamička i termalna terapija raka) ili isporuci lekova, tako i u dijagnostici. Sa druge strane, srebrne naočestice efikasno deluju protiv patogenih mikroorganizama, kao što su bakterije i gljivice, i uspešno se koriste u proizvodnji antimikrobnih prevlaka.

Nanočestice plemenitih metala imaju drugačija optička svojstva u odnosu na makroskopske metale iste vrste. Usled postojanja tzv. rezonancije površinskog plazmona, nanočestice apsorbuju svetlost različite talasne dužine u odnosu na makroskopski metal i zato imaju drugačiju boju.

Primera radi, nanočestično zlato u vodi je crvene boje, dok je nanočestično srebro žuto. Ponovo ću naglasiti da se ovo dešava isključivo zato što su čestice male; radi se o istim atomima, a čestice imaju istu kristalnu strukturu kao i makroskopski metali zlata ili srebra.

Poluprovodničke kvantne tačke

Za raliku od metala kod kojih su provodni elektroni delokalizovani, i koji su zbog toga odlični strujni provodnici, kod poluprovodnika postoji energetski procep između valentne i provodne zone. Provodna zona je nepopunjena i optičke osobine poloprovodnika zavise od veličine energetskog procepa, čija vrednost se pak menja u zavisnosti od vrste materijala.

Tako na primer, olovo sulfid (PbS) emituje i apsorbuje svetlost u infracrvenom, dok kadmijum sulfid (CdS) emituje i apsorbuje svetlost u vidljivom delu elektromagnetnog spektra. Šta se dešava kada napravimo poluprovodnik koji ima dimezije od nekoliko nanometara (ovakvi sistemi se nazivaju i kvantne tačke)?

Zbog redukovanih dimenzija čestice, energetski procep između provodne i valentne zone se proširuje i dolazi do apsorpcije na većim energijama odnosno manjim talasnim dužinama). U primeru koji sam gore naveo, moji saradnici i ja smo dobili da smanjenjem veličine PbS čestica one počnu da apsorbuju u vidljivom delu spektra i dobijaju, umesto crne, boju vina.

Možda će nekom ovo zvučati previše stručno, ali gornji primer sam naveo jer je direktan primer promene fizičkih osobina materijala usled kvantnomehaničkih efekata prouzrokovanih malim dimenzijama čestica. Najčeće korišćeni materijali za izradu kvantnih tačaka su sulfidi, selenidi, i oksidi metala (CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbO, Fe2O3, TiO2). Oni se koriste kao fluorescentni obeleživači za medicinski bioimidžing, kao materijali za svetlosne detektore, kao i za hemijsku katalizu.

DNK

Dezoksiribonukleinska kiselina (DNK), aminokiseline, peptidi, proteini, polisaharidi i biomolekuli uopšte su veoma prisutni u raznim granama nanotehnologija. Ja ću se ovde zadržati samo na DNK, osnovnom prenosiocu genetičke informacije u živom svetu. Pored toga što se na različite načine koristi u medicini, DNK se može koristiti i fabrikaciji nanomaterijala.

DNK molekuli kada se nanesu na površinu imaju tendenciju da stvaraju uređene strukture. Ova osobina se koristi za dobijanje metalnih nanožica i funkcionalnih nanocevi.

Takođe, na bazi DNK razvijeni su veoma precizni senzori za detekciju različitih biomolekula. U ćeliji, DNK služi za skladištenje podataka i prenos digitalnih instrukcija na molekularne mašine, pa postoje pokušaji da se informacija zapiše i skladišti na sam DNK molekul.

2D sistemi

Otkriće grafena, monosloja ugljenika u formi saća sastavljenog od benzenovih prstenova, uticalo je na razvoj čitave klase 2D nanomaterijala. Ovi materijali imaju lisnatu strukturu (nano-listići) i pokazuju jako interesantne elektronske osobine, tvrdoću i katalitička svojstva. Tipični predstavnici su boronitridi, halkogendi prelaznih metala (MoS2 i MoSe2) i halkogenidi metala IIIA grupe (In2Se3, GaS, GaSe).

Ovi materijali imaju potencijalnu primenu u elektronici i optoelektronici. Pokazano je da se mogu koristi za fabrikaciju tranzistora sa pojačanim efektima električnog polja i kao fotodektori. U našim istraživanjima, razvili smo metode za dobijanje nano-listića srebro-bizmut-jodida (Ag-Bi-I) koji se mogu koristiti kao efikasni detetektori elektromagnetnog zračenja ili kao absorberi svetlosti u solarnim ćelijama.

Hibridni nanomaterijali

Hibridni nanomaterijali su višekomponentni sistemi kod kojih jedna ili više komponenti ima nanodimenzije. Kombinacijom materijala različitih fizičkih i hemijskih osobina moguće je ili pojačati određene efekte, a neki put kroz sinergijski proces dolazi do pojave sasvim novih osobina koje ne postoje ni kod jedne od komponenti posmatrane posebno.

Oblasti primene nanotehnologija

Primene u medicini

Razvoj nanotehnologija doveo je do otvaranja i potpuno novih oblasti kao što je nanomedicina. Ona koristi dostignuća nanotehnologija vezane za manipulaciju objektima na malim skalama.

U tom kontekstu su dostignuća vezana za gensku terapiju plod razvoja novih naučnih tehnika i metoda manipulacije. Sa druge strane, nanočestice manje od 50 nm mogu da penetriraju u ćeliju i da plivaju slobodno kroz krvne sudove što otvara nove mogućnosti lečenja i dijagnostike.

Istraživanja u nanomedicini su najviše vezana za kontrolisanu isporuku lekova. Lekovi se mogu zakačiti za nanočestice ili lipozome i na taj način transportovati u telo. Posebno je interesantna tzv. ciljana isporuka lekova, gde bi ti nano-objekti trebali da prepoznaju ćelije na koje trebaju da deluju.

To se postiže modifikacijom nanočestica procesom koji se naziva funkcionalizacija. Vezivanjem biološkog molekula (aminokiseline, antigena, vitamina itd.) na površinu čestice moguće je dobiti čestice koje će pokazivati i neke nove funkcionalnosti.

Na primer, u anti-kancer terapijama, modifikacijom nanočestica zlata sa antigenom omogućuje se njihovo dejstvo na tačno onim lokacijama gde se nalaze ćelije raka. U ovom procesu se prepoznavanje odvija na sličan način na koji reaguje naš imuni sistem, po principu "ključ-u-bravu“.

U našim prethodnim istraživanjima, mi smo modifikovali nanočestice zlata i srebra aminokiselinom triptofanom koja poseduje fluorescentna svojstva. Tako smo mogli da pratimo distribuciju čestica unutar ćelija bakterija, gljivica ili raka pomoću fluorecentne mikroskopije (buduće da su nanometarskih dimenzija, ove čestice su suviše male da bi se mogle posmatrati optičkim mikroskopom).

Takođe, triptofan fluorescira (sija) na različitim talasnim dužinama u zavisnosti od toga da li se nalazi u hidrofilnoj ili hidrofobnoj sredini. Na taj način je moguće razlikovati da li se čestice nalaze u unutrašnjost ćelije (hidrifilno okruženje) ili u ćelijskoj membrani (hidrofobni lipidni sloj).

Nekada je potrebno da lek sačuva svoja hemijska svojstva dok prolazi kroz organizam i ne stigne do odgovorajuće lokacije gde je potrebno da deluje. Da bi se to obezbedilo, lek se smešta u odgovarajaći nosač najčešće od polimera ili biopolimera. Nanotehnološka istraživanja prate ovaj trend i razvijeni su nosači nanometarskih dimezija, čestice polisaharida (biopolimera glukoze), kao što su alginat i hitozan.

Nanočestice hitozana su, recimo, korišćene za isporuku lekova za alchajmerovu bolest. Da bi ovi lekovi delovali, potrebno je da prođu kroz krvno moždanu barijeru, prirodnu prepreku koja štiti mozak od svih neželjenih supstanci, pa i lekova. Pokazano je da čestice hitozana veličine 50 nm mogu, u manjim količinama, da prođu kroz barijeru i isporuče lek.

Kompozitni nanomaterijali na bazi polimera se koriste kod tretmana oštećenih tkiva i organa. Koriste se i kao biokompatiblne prevlake za implante da bi poboljšali adheziju, izdržljivost i radni vek.

Istraživanja su takođe usmerena ka razvoju mikro uređaja i čipova za kontinuirano praćenje različitih telesnih parametara. Krvni pritisak, temeperaturu, nivo glukoze, cirkulaciju krvi itd.

Hrana i poljoprivreda

Hrana i hranljivi proizvodi koji sadrže aditive nanometarskih dimenzija su već komercijalno dostupni. Pošto su mali, ovi aditivi ne narušavaju teksturu, boju i ukus hrane. Aktivne supstance se takođe štite pomoću nosača nanometarskih dimezija. Tipičan primer su nanočestice aliginata, polisahardida koji se dobija iz algi.

Ovaj polisaharid sadrži karboksilne grupe i rastvara se u blago baznoj sredini. Zato se koristi kao nosač koji štiti korisne bakterije i supstance koje imaju antioksidativna svojstva od želudačne kiseline. Nakon prolaska kroz želudac, nosač od aginata dolazi u crevni sistem u kome je sredina bazna, rastvara se i otpušta aktivnu supstancu.

Kompanije takođe eksperimentišu sa aktivnim supstancama koje nisu rastvorljive u vodi. Istraživači iz BASF-a su pokazali da neke supstance koje nisu rastvorljive u vodi postaju rastvorljive ako se formulišu kao nanočestice, što onda olakašava njihovo korišćenje kao aditiva.

Skoro sve kompanije koje se bave pesticidima izašle su sa proizvodima koje uključuju korišćenje nanotehnologije. Recimo, Monsanto je razvio nanočestične kapsule za pesticide koje omogućavaju biljkama da ih lakše apsorbuju, što dovodi do manjeg zagađenja.

Kod uzgajanja životinja (živina, ribe), uvedeni su nanoaditivi koji se dodaju u hranu. Na primer, istraživači sa Univerziteta Klemson (Clemson) su razvili metod za isporuku antibiotika kroz hranu baziran na korišćenju polistirenskih nano-kuglica.
Nanotehnologije su takođe uključene u razvoj tzv. pametnih pakovanja (smart-packages) za hranu.

Ova pakovanja sadrže aktivne supstance bazirana na nanočesticama koje reaguju na promenu pH sredine (kisela ili bazna), menjaju boju i pokazuju da li je hrana pokvarena ili ne.

Elektronika i računari

Kako za sada stvari stoje, čipovi i elektronika koja je bazirana na silicijumu će još prilično dugo biti dominantna na tržištu. Najmanji tranzistor je napravljen 2012. god. kontrolisanom izmenom jednog atoma silicijuma u kristalnoj rešetki sa jednim atomom fosfora.

Ovo je postignuto pomoću skanirajuće tunelske mikroskopije i sa preciznošću od neverovatnih 0.5 nm. Ipak, postoje kontinuirani pokušaji razvoja elektronske komponenti korišćenjem nekih drugih materijala i tu nanonauke i nanotehnologije igraju svoju ulogu.

Već sam napomenuo da su dobijeni potpuno funkcionalni tranzistori na bazi grafena i DNK. Oni se se pokazali nedovoljno stabilnim za industrijske potrebe, ali neophodni koncepti su već razvijeni. Nanomaterijali, pre svega nanokompozitni, se već sada koriste kao sastavni delovi elektronskih komponenti tamo gde je potrebno obezbediti čvrstinu, dugotrajnost, dobro provođenje toplote i sl. Jako mnogo se radi i na spin electronici tzv. spintronici.

Spin predstavlja unutrašnji orbitni moment elektrona i ispitivani uređaji su bazirani na sprezi naelektrisanja i spina u metalnim sistemima. Slični efekti postoje i kod poluprovodnika i izolatora, ali takvi materijali, koji pokazuju i dielektrične i magnetne osobine, se nazivaju multiferoci.

Multiferoici su jako popularni u istraživanjima vezanim za nove vrste senzora (toplote, pritiska itd). Nanotehnologije su uključene i u razvoj kvantnog računarstva, konkretno u direktnoj realizaciji sistema koji je u srcu kvantnog računara – kjubita (eng. qubit).

Kreiranje kjubita zahteva razvoj sistema u kome će stanja kvantnih objekata biti u stabilnoj superpoziciji, osobini koja se javlja na mikroskopskim skalama, ali se sa prelaskom na makroskopski svet gubi usled tzv. procesa dekoherencije. Zbog toga su ovi sistemi jako nestabini i moderni kvantni računari imaju oko 50-tak kjubita.

Već i to je dovoljno da u nekim aspektima proračuna nadmaše najmoćnije klasične računare.

Svakodnevni proizvodi dobijeni upotrebom nanotehnologija

Neki proizvodi koje koristimo u svakodnevnom životu već uključuju direktnu upotrebu nanotehnologija. Navešću nekoliko primera:

• Kreme za sunčanje, već uveliko sadrže nanočestice titanijum dioksida (TiO2) i zink oksida (ZnO) kao apsorbere UV zračenja.

• Modifikacijom tekstilnih vlakana pomoću nanočestica silicijum dioksida (SiO2) postiže se otpornost na vlagu (moderne ski-jakne se prave od ovako modifikovanih materijala).

Takođe, razvijeni su i tzv. pametni tekstilni materijali, sa pirolitičkim kompozitnim materijalima (proizvode elektricitet kada se zagreju) koji proizvode naelektrisanje kojim je moguće napajati male elektronske uređaje.

U toku fizičkog napora temperatura tela se povećava što je dovoljno za napajanje uređaja (recimo muzičkog player-a tokom vežbanja ili trčanja).

• Nanoprevlake na materijalima od kojih se pravi nameštaj drastično smanjuju mogućnost njihovog sagorevanja (i do 35%).

• Prozvodnja ultrahidrofobnih prevlaka za vetrobrane i ultrahidrofobnih boja za karoserije automobila.

• U tenisu su i reket i loptica dobijen upotrebom nanotenologije. Teniski reket je napravljen od kompozitnog materijala sa ugljeničnim nanovlaknima ili nanocevima, dok je materijal od koga se pravi loptica mofikovan nanopuniocima da bi joj se produžila izdržljivost i trajanje.

• Poslednja generacija Intelovog procesora nazvana 10 nm-procesor dobijena je pomoću procesa ekstremno velike rezolucije.

Mogući rizici vezani za upotrebu nanotehnologija

Kao što se iz navedenog može videti, nanotehnologije se već upotrebljavaju u velikom broju različitih privrednih grana.

To naravno povećava i rizik od upotrebe ovih tehnologija. Nanočestice su male, lako prodiru u telo i ćelije, i teško ih je izbaciti kad su već u organizmu.

Protokoli koji se primenjuju za procenu rizika od drugih toksičnih supstanci su nedovoljno precizni kada se radi o nanomaterijalima. Postoji kontinuiran napor da se situacija u ovom polju uredi. Da bi se procenio uticaj nanočestica na žive organizme, razvila se i sasvim nova grana nauke koja se zove nanotoksikologija.

Na inicijativu laboratorije za ispitivanje nanomaterijala SAD i grupe za tehnološka istraživanja Velike Britanije, pokrenuta je inicijativa za uspostavljanje protokola za utvrđivanje nanotoksičnosti.

Šta nam nosi budućnost?

Nanotehnologije bi trebale da budu nosioci razvoja industrijskog društva u budućnosti. Sigurno će odigrati važnu ulogu u planiranim putovanjima u kosmos.

Biće razvijeni novi metodi lečenja baziranih na upotrebi nano-robota, popularno nazvanih nanobotovi (eng. nanobots). Već su razvijeni materijali koji se mogu samopopravljati (eng. self-healing materials) i to je verovatno pravac kojim će se oblast proizvodnje novih materijala kretati.

Polazeći od pionirskih koraka sa početka ovog milenijuma razvoj nanotehnologija je bio usmeren na pasivne nanostrukture.

Budućnost bi trebalo da donese razvoj aktivnih nanostruktura, zatim konkretnih funkcionalnih nanosistema, i konačno polovinom ovog veka i do razvoja savršenih molekularnih nanosistema. Mi se polako krećemo ka razvoju aktivnih nanostruktura i ja ću pokušati da vam to ilustrujem sledećim primerom.

Na slici 1 je šematski prikazan metod detekcije HIV virusa pomoću tzv. mikromotora uz pomoć mobilnog telefona. Metod su razvili na Harvardu Prof. Hadi Shafiee i saradnici (rezultati su štampani u časopisu Nature Communications), i uključuje upotrebu nekoliko koncepata razvijenih u nanonaukama tokom godina.

Kao nosač motora koristi se kuglica od polistirena veličine oko 6 mikrona. Na tu česticu se metodima koloidne hemije zakači nanočestica zlata (150 nm) funkcionalizovana DNK sekvencom koja targetira HIV1 virus, a nakon toga se zakače i nananočestice platine (4 nm).

LAMP (loop-mediated isothermal amplification) metod je korišćen da pojača nukleinske kiseline iz HIV-1. Dodavanjem vodonik peroksida (koji se koristi kao hemijsko gorivo), nanočestice platine izazivaju katalitičku reakciju koja oslobađa kiseonik u vidu mehurića, koji se odbijaju od motora i izazivaju njegovo kretanje. Interakcija između motora i amplifikovanih lanaca nukleinskih kiselina usporava motor.

Usporavanje se detektuje pomoću kamere i analizira pomoću softvera posebno razvijenog za ove primene.

Tačnost detekcije je oko 99%.

Pošto se bavim fundamentalnom naukom, na kraju bi želeo da dam i svoj komentar vezan za izloženi metod. Vrlo često ljudi koji se bave konkretnim primenama ne vide značaj fundamentalnih istraživanja koja su, da tako kažem, na dugom štapu.

Zahteva se da sve što radimo ima neki konkretan razlog. U gornjem metodu su procesi kojima su napravljeni delovi motora razvijani tokom dve decenije.

Prvo su razvijeni metodi sinteza nanočestica zlata i platine i njihove površinske modifikacije. Nakon toga je urađena njihova funkcionalizacija sa DNK. Neki autori su razvili metod kako da se te metalne nanočestice zakače na polimerne nanočestice u ovom slučaju polistirena.

LAMP metoda je razvijena za brzu detekciju nekih bolesti. Ljudi koji su razvijali pomenute metode nisu znali čemu će to koristiti u budućnosti. Razvoj nauka je zbir pogodaka i promašaja, tako da je teško predvideti do čega sve može da dovede jedno naučno istraživanje.