Nanotechnologijos – tai iš dalies nauja technologijų kryptis, kurią taikant dirbama su nanomatmenų dalelėmis arba kuriamos nanomatmenų struktūros (nanometras – tai viena milijardinė metro dalis). Nors įvairių nanostruktūrų taikymas mokslo srityje ir netgi praktikoje buvo žinomas nuo seno, pats terminas pirmą kartą pavartotas tik XX a. viduryje. Nanotechnologijų pradžia laikomi 1959 m., kai vienoje iš savo paskaitų R. Freymanas paskelbė idėją, kad kada nors bus galima manipuliuoti medžiaga atomų lygmeniu. Kas yra nanotechnologijos? Tai mokslas apie daleles ir daiktus, kurie yra per maži, kad juos pamatytum akimis ir netgi geriausiu optiniu mikroskopu. Šis mokslas apima daugybę mūsų gyvenimo sričių. Daug dėmesio nanotechnologijoms teikia fizikai, chemikai, biologai, naudojantis šio mokslo žiniomis kuriami nauji įrenginiai ir išradimai.

 

Paprasčiausias nanotechnologijų pritaikymo pavyzdys yra kremas nuo saulės. Būtent tam tikrų medžiagų nanodalelės apsaugo mūsų odą nuo per daug greito ir sveikatai pavojingo įdegio. Tačiau šis mokslas taikomas gerokai plačiau, o mokslininkų, dirbančių šioje srityje, iššūkiai ir jų vykdomuose projektuose keliami tikslai daug didesni. Pavyzdžiui, šiandien atrodo neįtikėtina, kad kada nors bus sukurti savaime išsivalantys drabužiai, neišsipurvinantys, nesušlampantys indai, maži robotai, galintys pašalinti ir (arba) gydyti įvairių ligų pažeistas ląsteles, pristatyti vaistus tiesiogiai į reikalingą organizmo vietą, tačiau nanotechnologai teigia, jog tai įmanoma ir jų prognozės gana greitai pildosi!

Lietuvoje nanotechnologijų plėtra nėra labai aktyvi, universitetuose dar tik atsiranda į šią mokslo sritį orientuotos mokymo programos, kol kas dar nėra šiam mokslui plėtoti reikalingos infrastruktūros, todėl sunku gerai parengti naujus šios srities specialistus.

 

Siekdami, kad šis klausimas mūsų valstybėje būtų sprendžiamas greičiau ir efektyviau, Vilniaus universiteto Chemijos fakultetas su VU Imunologijos institutu ėmė įgyvendinti du naujus su nanotechnologijų plėtra susijusius ES struktūrinių fondų projektus − „Nanotechnologijų ir medžiagotyros centras – NanoTechnas“ (vadovas prof. habil. dr. Arūnas Ramanavičius) bei „Nanotechnologijų ir medžiagotyros centro studijų programa – Nanostudijos (vadovas prof. habil. dr. Stasys Tautkus). Pirmojo projekto tikslas − pradėti kurti nanotechnologijoms plėtoti reikalingą infrastruktūrą, kurioje būtų galima rengti magistrantūros ir doktorantūros studentus, vėliau galėsiančius dirbti nanotechnologijų srityje, bei atlikti aukščiausio lygio nanotechnologijų tyrimus; antrojo − sukurti dvi naujas studijų programas: „Meno vertybių konservavimas“ ir „Chemijos bei medžiagotyros“. Projekto metu bus sukurti penki anksčiau minėtų studijų programų moduliai, suorganizuotos trys vasaros mokyklos ir organizuojami seminarai VU darbuotojams, rengiantiems mokymo programas, bei VU magistrantams ir doktorantams.

Projektas vykdomas gavus Europos Sąjungos struktūrinių fondų paramą bei dalį lėšų padengiant Vilniaus universitetui ir VU Imunologijos institutui. Prof. habil. dr. Arūno Ramanavičiaus teigimu, šis investicinis projektas leis įvykdyti didelį kokybinį šuolį, rengiant aukštųjų technologijų specialistus Vilniaus universiteto Chemijos fakultete. „Naujausia mokslinė įranga, naudojama mokymo procese, skatins mūsų jaunųjų mokslininkų ir jų vadovų kaip lygiaverčių partnerių bendradarbiavimą su Europos ir pasaulio mokslinėmis institucijomis, o tai netolimoje ateityje pritrauks papildomų lėšų į mokslo ir studijų procesą bei pagreitins aukštųjų technologijų plėtrą ir įdiegimą Lietuvoje“, – sakė profesorius.

Kokias mokslo sritis apima nanotechnologijos? Į šį klausimą labai išsamiai gali atsakyti VU Chemijos fakulteto strateginės plėtros ir mokslo reikalų prodekanas prof. habil. dr. Arūnas Ramanavičius. „Chemija ir cheminiai tyrimai labai susiję su nanotechnologijomis.

 

Netgi chemikų pirmtakai – alchemikai – dirbdavo su kai kuriomis nanomedžiagomis (pvz., koloidiniu auksu ir kitais koloidiniais tirpalais). Jie tiesiog nežinojo, kad tos medžiagos ateityje tikrai bus daugiau vertos nei auksas, kurį alchemikai siekė pagaminti. Nanotechnologijų metodai leidžia labai tiksliai valdyti cheminių medžiagų molekules, jungti jas į tam tikras funkcijas atliekančias struktūras. Fizikai taip pat kuria naujus nanotechnologijų metodus, naujus prietaisus, kuriais galima matuoti, sverti, apžiūrėti mažiausias medžiagų daleles, taiko nanostruktūrų medžiagas įvairiems uždaviniams spręsti.

 

Chemikai, fizikaiirbiologaikuriairtaikoįvairias naujas ir pažangias technologijas, kurios iš esmės pakeis mūsų gyvenimą. Nanotechnologijos taikomos siekiant sukurti dar mažesnius, didesne duomenų talpa išsiskiriančius elektronikos prietaisus, dešimtis ar šimtus kartų mažesnius ir žymiai greitesnius procesorius. Naudojantis naujomis technologijomis bus sukurti informacijos laikmenys, kurie gebės išsaugoti informacijos bitą mažesniame nei vieno nanometro plote, kai dabar toks kiekis informacijos saugomas maždaug vieno mikrometro plote. Tai reiškia, kad bus sukurti maždaug tūkstantį kartų talpesni informacijos saugojimo įrenginiai. Su nanotechnologijomis susiję ir biologai bei biochemikai, nes klasikinė biochemija ar mikrobiologija nagrinėja atskiras mikroorganizmų ląstelių dalis ir biologinės kilmės molekules, kurios yra nanometrų matmenų. Sritis, kurioje susisieja nanomatmenų biologinės struktūros ir tradicinės nanotechnologijos, vadinama nanobiotechnologijomis.

 

Lietuvoje esama netgi privačių įmonių, kurios jau daugelį metų aktyviai plėtoja nanobiotechnologijas. Kaip bene žinomiausią pasaulio rinkoje galėčiau paminėti vieną seniausių tos krypties atstovių – AB „Fermentas“. Bendrovė išgrynina fermentus, atliekančius molekulinių įrankių vaidmenį, kurie tam tikrose vietose „sukarpo“ DNR. Tokie molekuliniai įrankiai naudojami genų inžinerijoje. Nanotechnologijos apima daugybę mokslo sričių“, − teigė mokslininkas.

Labai daug dėmesio pastaruoju metu skiriama nanotechnologijų galimybėms medicinos srityje. Naudojantis nanotechnologijomis kuriamas naujas požiūris į mediciną, keliamos idėjos, kaip išgydyti iki šiol neišgydomas ligas, kaip paprasčiausiai pratęsti žmonių gyvenimo trukmę. Svarbi nauja kryptis – nanorobotų kūrimas. Tokie nanorobotai būtų paleidžiami į organizmą, atpažinę ligos pažeistas ląsteles, prisikabintų prie jų ir jas sunaikintų arba prisikabinę įsiskverbtų į jų vidų, išleistų reikalingus medikamentus, kurie atkurtų ląstelės funkcijas arba jas sunaikintų. Taip būtų užtikrinama, kad reikalingi vaistai būtų pristatyti tik į pažeistas ląsteles, o ne pasklistų visame organizme. Tai perkeltų patį medicinos mokslą į kitą lygmenį – pacientas būtų gydomas su minimalia invazija į organizmą.

 

Kita svarbi nanomedicinos šaka yra organų regeneravimas. Prof. habil. dr. Arūnas Ramanavičius pastebi: „Juk nutinka įvairiausių nelaimių, kai pacientas netenka rankos, kojos arba jam reikia persodinti kokį kūno organą. Kartais organizmas net ir labai kruopščiai parinktų donorų organų tiesiog nepriima, dėl to kyla daug komplikacijų. Nanotechnologijos gali būti naudojamos sprendžiant ir tokias problemas. Šiuo metu tikimasi, kad iš žmogaus kamieninių ląstelių bus galima išauginti bet kokį organą mėgintuvėlyje ar kito donoro organizme. Tai leistų padidinti regeneratyvinės medicinos veiksmingumą, užtikrinant sėkmingą gyvybiškai svarbių operacijų baigtį ir išgelbstint ne vieno žmogaus gyvybę.“

 

Regeneratyvinės medicinos srityje nanotechnologijų medžiagos gali tapti puikia alternatyva implantams. Silikono implantus organizmas ne visada priima, kartais kyla komplikacijų, o naudojantis nanotechnologijų metodais galima padaryti taip, kad organizmas pats susikurtų natūralias medžiagas, užpildančias tas tuštumas, kurios šiuo metu užpildomos silikonu.

Nanotechnologijų svarba statybų pramonei taip pat labai didelė. Naudojantis naujausiomis nanotechnologijomis bus galima kurti naujo tipo medžiagas įvairiems architektūriniams sprendimams įgyvendinti, jos išsiskirs naujomis ypatybėmis, patvarumu, atsparumu aplinkos poveikiui ir kt. Nanotechnologai taip pat nuolat orientuojasi į daiktų funkcionalumą, siekdami, kad vienas daiktas turėtų ne tik pagrindines jam būtinas ypatybes, tačiau ir šalutinių duomenų, suteikiančių medžiagoms papildomų pranašumų. Pavyzdžiui, iš išorės nepermatomas stiklas, kuris, žiūrint iš vidinės pusės, yra visiškai skaidrus. Viena VU Chemijos fakulteto naujai kuriamų nanotechnologijų studijų šakų orientuosis būtent į meno vertybių restauravimą ir konservavimą. Juk architektūroje svarbu ne tik naujų pastatų projektavimas, statyba, tačiau ir architektūrinio paveldo išsaugojimas. Nanotechnologijos šioje srityje svarbios, nes pasitelkdami jas restauratoriai galės paprasčiau ir patikimiau išsiaiškinti, kokios technologijos ir (arba) dažai tinka restauravimui, geriau ištyrus restauruojamą objektą bus mažiau pažeidžiamas kultūros paveldas.

 

Nanotechnologijos taip pat svarbios kuriant tvirtesnes medžiagas, tai svarbu ne tik statybų, bet ir gamybos pramonėje. Naudojantis nanotechnologijomis, buvo sukurta medžiaga, šimtus kartų stipresnė už plieną. Ji sudaryta iš anglies nanovamzdelių. Nors nanovamzdeliai yra vos kelių nanometrų pločio, jie išsiskiria tvirtumu, kurį lemia tai, jog anglies atomai tarpusavyje sujungti specialia nanovamzdelių struktūra. Ši medžiaga taip pat daug lengvesnė ir jau dabar pritaikoma gaminant išskirtinai lengvus dviračių rėmus.

Buvusiose Analizinės chemijos katedros patalpose, kurios šiuo metu jau baigtos renovuoti universiteto lėšomis, naujai kuriamas nanotechnologijų ir medžiagotyros centras „NanoTechnas“. Vykdant projektą perkamas atominių jėgų mikroskopas, su kuriuo bus galima vizualizuoti ląsteles, jas judinti, liesti tam tikrose vietose ir taip galbūt net programuoti jų tolesnį vystymąsi. Tai bus pirmas tokio tipo mikroskopas Lietuvoje, nors kitokių atominių jėgų mikroskopų mūsų šalyje yra ne vienas. Kitas prietaisas, skirtas būtent imunoanalizei, DNR nustatymui, įvairių biomolekulių tyrimams, − paviršiaus plazmonų rezonanso biologinis jutiklis. Taip pat planuojama įsigyti kvarco kristalo mikrosvarstykles, leisiančias „sverti“ įvairių biomolekulių sąveiką, bei kitą įprastinę laboratorinę įrangą, kuri ypač reikalinga fakultetui, atsižvelgiant į tai, jog pastarąjį kartą ji buvo atnaujinta tik prieš 25–30 metų.

Projektas „Nanotechnologijų ir medžiagotyros centro studijų programa“ pradėtas įgyvendinti jau praėjusių metų liepos 1 d., o projektas „Nanotechnologijų ir medžiagotyros centras“ – rugpjūčio 1 d. Abiejų projektų vadovai džiaugiasi, kad projektai vykdomi labai sklandžiai, tačiau apgailestauja, jog dėl daugybės biurokratinių kliūčių darbai vyksta daug lėčiau nei norėtųsi, nes daugiausia dėmesio skiriama daugybės dokumentų tvarkymui, nuolatiniam derinimui ir atsiskaitymui su įvairiomis institucijomis. Dokumentus projektų vadovai jau skaičiuoja dešimtimis kilogramų, baisiausia, kad tiek daug informacijos turi būti labai kruopščiai rengiama, ji mažiausiai keletą kartų patikrinama, o galų gale atsidurs Elektrėnų elektrinės katiluose. Tai atima daug mokslininkų ir kitų žmonių darbo laiko, o iš esmės nieko nepakeičia. Kiek žmonių galėtų įsitraukti į sėkmingą Lietuvos ūkio plėtrą, jeigu visų šitų „šiukšlių“ nereikėtų tokiais kiekiais gaminti? Problemų kyla ir su viešaisiais pirkimais. Pasirinkto įrenginio pirkimas dažnai atima nemažai laiko, o technologijų srityje laikas labai brangus. Dėl to dažnai atsitinka, kad įsigyta technika būna iš dalies morališkai pasenusi. Naujai atsiradusi ir labai staigiai išvešėjusi biurokratinė sistema labai trukdo visiems aktyviems Lietuvos mokslininkams koja kojon žengti su technikos pasaulio naujienomis, tapti lygiaverčiais pasaulinio mokslo ir technologijų atstovų konkurentais.

 

Eglė Stočkutė ir Arūnas Ramanavičius

</DIV>