|
 |
|
|
|
|
Nanoteknologi og biosensorer
Nanoteknologien har fået alle de traditionelle naturvidenskabelige discipliner til at arbejde sammen – ikke om ét projekt men om mange forskellige projekter. Det øgede samarbejde mellem fysikere, biologer, kemikere og ingeniører har ført til en del innovation. Blandt andet inden for biosensorområdet, hvor man forsker i at lave sensorer, der er så små, at de kan sprøjtes ind i blodet
Nanoteknologi handler om at forstå, designe og fremstille materialer og objekter i nanoskala, det vil sige fra 0,1 til 100 nanometer. Dette kan gøres på mange forskellige måder og ved hjælp af mange forskellige teknikker.
Nanoteknologi er derfor ikke én teknik. Begrebet refererer til, at det, man arbejder med, er meget, meget småt – nemlig mindre end 100 nanometer.
Selvom nanoteknologi de seneste år er blevet det store buzz-word, har man faktisk arbejdet inden for nanoskalaen i mange år. For eksempel kan en ’ældre’ teknologi som genteknologi også betegnes nanoteknologi, idet man arbejder med DNA molekyler, der har en diameter på under 5 nm.
De senere år er man blevet langt bedre til at arbejde i denne størrelsesorden. I 1990 lykkedes det for eksempel for første gang forskere at flytte rundt på atomer ved hjælp af et såkaldt Scanning Tunnel Mikroskop – atom for atom, ligesom man bygger med legoklodser – noget de fleste blot få år tidligere havde troet umuligt.
Med Scanning Tunnel Mikroskopet åbnede muligheden sig for, at man kan lave helt nye materialer med nye egenskaber. Ved at sætte atomerne sammen på nye måder kan man for eksempel lave materialer med samme hårdhed som diamanter, materialer der kan bruges til at lave kunstige hofter, og materialer der kan bruges til at lægge på overflader, så graffiti for eksempel ikke hænger fast på togvogne, og så lakken på biler ikke bliver ridset.
Der forskes også i at lave særlige ’nanomaskiner’, der kan dosere lægemidler på helt præcise steder i kroppen, så eksempelvis kræftbehandling kan blive mere effektiv. Og der er flere, der prøver at udvikle forskellige mikroskopiske nanosensorer, der i fremtiden måske vil kunne bruges til selvtest for sygdomme.
Nanosensorer
Nanoteknologi er altså ikke én ting. Og det giver derfor ikke mening at diskutere etik i forhold til nanoteknologi generelt.
Her har vi derfor valgt at fokusere på et enkelt område, nemlig nanosensorer – små følere i nanostørrelse, der typisk reagerer, når en given kemisk forbindelse er til stede. Ikke fordi nanosensorerne direkte vil ændre på os som mennesker, men fordi de måske vil ændre ved, hvornår vi føler os syge, og hvornår vi føler os raske. Med de nye nanosensorer bliver vi nemlig sandsynligvis i stand til at følge med i kroppens mikroskopiske, fysiske tilstand.
Biosensorer
Alle levende organismer er afhængige af sensorer – både mikroorganismer, planter, dyr og mennesker. Det er sensorer, der gør, at vi kan se, at vi kan lugte, at vi kan føle, og at vi kan smage. På cellerne på vores tunger sidder for eksempel forskellige sensorer, der reagerer på forskellige måder, alt efter hvad vi spiser. Velsmagende fødevarer vil få sensorerne til at sende signaler til hjernen om at producere mundvand, mens fordærvet føde vil sende signaler om at spytte maden ud.
På samme vis får sensorerne vores immunsystem til at fungere. Har vi eksempelvis først en gang haft røde hunde, vil vores immunsystem med det samme registrere og reagere, hvis en ny 'røde hunde'-virus trænger ind i kroppen.
Det særlige ved de biologiske sensorer er, at de typisk kun er følsomme over for et helt bestemt stof. Og at de ofte kan registrere selv meget små ændringer. Forskere prøver derfor at efterligne disse naturlige sensorer med henblik på at kunne diagnosticere sygdomme tidligere, hurtigere og billigere end i dag.
Minilaboratorier
Om ti år er der måske udviklet minilaboratorier til hjemmebrug, der indeholder bittesmå nanosensorer, så de kan aflæse en celleprøve og registrere sygdomsmarkører. Det kan dreje sig om forholdsvis trivielle sygdomme som for eksempel halsbetændelse, eller om alvorlige sygdomme som cancer. Måske vil analyse af en enkelt dråbe blod i minilaboratoriet kunne indikere, om en person har cancer, er ved at udvikle cancer eller måske ’blot’ har anlæg for at udvikle cancer. Ja, måske vil laboratoriet faktisk kunne analysere en persons generelle sundhedstilstand. I afsnittet Nanosensorer og sygdomsforebyggelse beskrives det, hvordan de såkaldte kantilever-baserede biosensorer virker, og hvordan de for alvor har åbnet op for udviklingen af såkaldte lab-on-a-chip systemer, der integrerer mange forskellige laboratoriefunktioner på en enkelt chip. I interviewet med nanoforsker Anja Boisen forklarer hun, hvordan hun arbejder sammen med fysikere, ingeniører, biologer og kemikere om at udvikle små mekaniske strukturer, som kan bruges som sensorer, der kan registrere sygdomsmarkører hurtigere eller bedre, end man kan i dag.
Informationerne vil kunne anvendes til at forsøge at undgå en sygdom – for eksempel ved at spise anderledes eller tage forebyggende medicin mod kræft. Men andre gange er det mere tvivlsomt, hvad man egentlig skal stille op med informationerne. Enten fordi der ikke findes relevante, forebyggende tiltag, for eksempel mod en sygdom som Alzheimers. Eller fordi resultaterne af testen ikke er entydige.
Resultaterne af den almene helbredstest kunne for eksempel være en 40 % forhøjet risiko for at udvikle brystkræft, 10 % forøget risiko for at udvikle en anden form for cancer, 15 % forøget risiko for at udvikle astma osv. Hvordan skal man egentlig forholde sig til det? Hvis risikoen for at udvikle brystkræft for alle i forvejen er 10 %, hvad betyder det så for mig, hvis risikoen for, at jeg får sygdommen, er forhøjet med 40 %, det vil sige til i alt 14 %. Skal jeg spise anderledes, motionere mere, spise noget medicin eller måske blot være lidt mere bekymret? Eller hvad nu hvis jeg får så mange risici at forholde mig til, at jeg ikke kan overskue det? Hvis for eksempel den kost, jeg skal spise for at forebygge den ene sygdom, faktisk bør undgås, hvis jeg ikke vil udvikle én af de andre?
I Nanosensorer - interview om etik diskuterer Peter og Klemens blandt andet, om det er godt eller skidt at vide, at man vil udvikle en alvorlig sygdom i fremtiden, og hvad man kan bruge sådan en viden til.
Noget af dette lyder måske som science fiktion, men faktisk er der nogle, der mener, at det i en ikke al for fjern fremtid vil blive muligt at lave nanosensorer, der kan sprøjtes ind i blodet og dér løbende registrere vores aktuelle helbredstilstand. For eksempel er der en forskergruppe i USA, der støttet af NASA forsker i at udvikle sensorer på størrelse med molekyler. Idéen er, at sensorerne skal sprøjtes ind i blodet på astronauterne, for der at kunne registrere, hvis astronauternes celler tager skade af en for høj stråling. Skades cellerne, begynder nanopartiklerne at lyse. Astronauterne bærer så et lille apparat i øret, som kan tælle antallet af selvlysende celler og sende informationen videre til rumskibets hovedcomputer.
|
|
|
|
|
|
|
|
Nanometer
Nano betyder dværg på græsk og bruges ligesom mega, kilo og milli som forstavelse til måleenheder. Ligesom der er noget, der hedder en kilometer og en millimeter, er der altså også noget, der hedder en nanometer (nm). En nanometer svarer til 0,000001 mm. Eller sagt med andre ord går der 1 million nanometer for hver millimeter på en lineal.
Sygdomsmarkør
Molekyler, som er karakteristiske for en given sygdom eller som forudsiger noget om sygdommens udvikling, og som derfor kan bruges som indikator for sygdommen, kaldes sygdomsmarkører eller biomarkører.
Antistof (illustration: iStockphoto)
Antistof
Antistoffer er molekyler dannet af immunforsvaret, der er specialiseret til at genkende og binde sig til antigener, der trænger ind i kroppen. Første gang kroppen udsættes for et antigen – for eksempel en virus – danner immunforsvarscellerne et antistof imod den, så kroppen er parat til at reagere, næste gang den bliver angrebet.
Om ti år er der måske udviklet minilaboratorier til hjemmebrug, der indeholder bittesmå nanosensorer, så de kan aflæse en celleprøve og registrere sygdomsmarkører (illustration: iStockphoto)
Halvleder
En halvleder er et materiale som ligger mellem ledere og isolatorer. Halvledere har den egenskab, at de ændrer ledningsevne ved temperaturændringer, og når de sammenpresses og strækkes.
Elektrisk modstand
Den del af den elektriske energi, der går tabt i form af varmeudvikling, når man sender en strøm igennem en elektrisk leder. Elektrisk modstand måles i ohm (Ω). Materialer, der ændrer modstandsværdi, når de strækkes eller trykkes sammen, siges at være pizoresistive.
|
|
| |
|
|
|
|
