Nanotechnologie is een technologie die het mogelijk maakt dat materialen op microscopische schaal nieuwe eigenschappen vertonen, en wordt dagelijks in allerlei industrieën gebruikt. De snelle vooruitgang in de nanotechnologie kan echter sociale en ethische zorgen oproepen, waaronder potentiële toxiciteit, militaire onevenwichtigheden en de socialisering van surveillance. Er is een zorgvuldige aanpak nodig om deze technologie veilig en ethisch te bevorderen.
Wanneer de meeste mensen het woord ‘nano’ horen, denken ze vaak aan iets heel kleins. Technisch gezien is nano een voorvoegsel dat een miljardste van een meter betekent. Een nanometer heeft de grootte van drie tot vier atomen, of om het in een meer alledaagse context te plaatsen: het is een tachtigduizendste van de dikte van een mensenhaar, of een voetbal in de aarde. De wereld op nanometerschaal wordt beheerst door compleet andere wetten dan de fysieke wereld die we dagelijks ervaren. Het oppervlak van een stof die we met onze handen kunnen voelen, zal er op nanoschaal bijvoorbeeld heel anders uitzien, en de eigenschappen ervan zullen compleet anders zijn.
De wetenschap die de ongebruikelijke eigenschappen en verschijnselen van nanomaterialen bestudeert, wordt ‘nanowetenschap’ genoemd, en de technologie die nanowetenschap gebruikt om materialen en onderdelen te maken die nodig zijn voor ons dagelijks leven en ons dagelijks leven gemakkelijker maken, wordt ‘nanotechnologie’ genoemd. De essentie van nanowetenschap is het begrijpen van nieuwe verschijnselen die zich op zulke kleine schaal voordoen en het ontwikkelen van innovatieve technologieën op basis daarvan. Het pad naar de commercialisering van deze technologieën is lang en in elke fase ontstaan er nieuwe uitdagingen. Zo bestaat er nog steeds onzekerheid over hoe nanotechnologie, die zich alleen onder bepaalde omstandigheden in het laboratorium manifesteert, zich in de echte wereld zal gedragen.
In het dagelijks leven is een centimeter (cm) een kleine eenheid, maar op nanoschaal is het een zeer grote eenheid. Zoals hierboven vermeld, ontwikkelt een materiaal wanneer het tot nanoschaal wordt gekrompen unieke eigenschappen die bij grotere afmetingen niet aanwezig zijn. Het kan met name sterker of elektrisch geleidender worden, van kleur veranderen of katalytisch worden. Deze veranderingen in eigenschappen zijn te wijten aan de verschillende interacties tussen atomen en moleculen die op nanoschaal plaatsvinden. Gouden nanodeeltjes veranderen bijvoorbeeld van kleur afhankelijk van hun grootte, en zilveren nanodeeltjes vertonen nieuwe eigenschappen zoals sterkere antibacteriële effecten. Het benutten van deze eigenschappen opent de mogelijkheid om innovatieve producten in een verscheidenheid aan industrieën te ontwikkelen.
Nanotechnologie wordt al in het dagelijks leven gebruikt. Het wordt gebruikt in chemische materialen, automachines, elektronica, telecommunicatie, milieu-energie en nog veel meer. Bekende voorbeelden zijn stofmaskers gemaakt van nanovezels, zonnebrandmiddelen gemaakt van nanodeeltjes, ultralichte laptops, QLED-displays, uitlaatsystemen voor auto's en filters voor waterzuiveraars. Deze producten zijn al diep verankerd in ons leven, en we kunnen zien dat veel van de producten die we gebruiken producten van nanotechnologie zijn. Nanotechnologie is ook een sleutelfactor bij de ontwikkeling van nieuwe materialen en speelt een belangrijke rol bij het creëren van lichtere en sterkere materialen ter vervanging of aanvulling van bestaande materialen.
Nanotechnologie wordt ook wel de ‘alchemie van de 21e eeuw’ genoemd en wordt beschouwd als een baanbrekende technologie omdat het de bindingsstructuur van atomen en moleculen kan veranderen om nieuwe materialen te creëren door de nieuwe eigenschappen van deze materialen te benutten. Nanotechnologie kan worden gebruikt om op kunstmatige wijze eigenschappen te creëren die niet in de natuur te vinden zijn, wat kan leiden tot doorbraken in een verscheidenheid aan industrieën. Nanotechnologie is echter meer dan alleen een technologische vooruitgang; het kan ook sociale en ethische kwesties met zich meebrengen, omdat we zowel de risico's als de belofte van deze technologie moeten overwegen.
Maar zoals nanowetenschapper Andrew Meynard zei tijdens een hoorzitting in het Huis van Afgevaardigden in 2008 over de Amerikaanse National Nanotechnology Initiative Amendments Act: “Het betreden van de toekomst van nanotechnologie is als onder water duiken met je ogen dicht.” De New York Times noemde nanotechnologie in zijn lijst van de ‘Top 10 rampen die de mensheid zullen verdoemen’, samen met klimaatverandering en genetische modificatie, als een van de technologieën die de planeet zullen verdoemen. Daarom moeten we diep nadenken over de risico's en sociale kwesties die betrokken zijn bij de ontwikkeling van nanotechnologie. Wat zijn de mogelijke negatieve gevolgen? De stemmen die voor deze risico's waarschuwen herinneren ons eraan dat technologische vooruitgang niet altijd positieve gevolgen heeft. Er moeten technologische vorderingen worden gemaakt die de mensheid ten goede komen, en dit vereist een zorgvuldiger en grondiger overweging.
Ten eerste zou ik het willen hebben over ‘nieuwe chemische reacties’, die momenteel met een snelheid van 10,000 per week op toxiciteit worden getest met behulp van high-throughput screeningtechnologieën. Zoals ik echter al eerder zei, hebben nanomaterialen verschillende eigenschappen, en hun eigenschappen veranderen afhankelijk van het materiaal. Daarom is het aantal toxiciteitstesten dat nodig is voor nanomaterialen veel hoger dan voor gewone chemicaliën. Hoewel nanotechnologie zich in een zeer snel tempo ontwikkelt, heeft de technologie om te verifiëren of deze veilig is nog geen gelijke tred gehouden. Er is met name geen garantie dat ongefilterde nanomaterialen niet in contact komen met bepaalde stoffen in het milieu en nieuwe chemische reacties veroorzaken, zoals giftige of explosieve reacties. Als ze zich bijvoorbeeld gedurende langere tijd in het lichaam ophopen en na lange tijd giftig worden, zoals in het geval van de luchtbevochtiger, lopen consumenten en werknemers van het nanoproduct mogelijk risico en zullen er problemen met de compensatie volgen. In het bijzonder moet deze kwestie van toxiciteit serieuzer worden genomen, omdat het vaak onmogelijk is te voorspellen hoe nanomaterialen zich in het lichaam zullen gedragen.
Het tweede is de kwestie van de ongelijkheid in termen van militaire macht. Nanotechnologie is een waardevolle technologie die gebruikt kan worden om slagvast militair veiligheidsmateriaal te maken of om betere militaire communicatie te ontwikkelen. We moeten echter aandacht besteden aan de gevaren van kleine voorwerpen. Ondanks de intimidatie en macht die gepaard gaat met grote afmetingen, zijn er bepaalde voordelen en mogelijkheden die alleen kleine objecten hebben. Met andere woorden: er zit een enge kant aan kleinheid. Als we hebzuchtig worden naar steeds kleinere technologieën en kleine, onopvallende militaire wapens ontwikkelen, zou de machtsverhouding tussen naties gedefinieerd kunnen worden door het bezit van geavanceerde en succesvolle nanotechnologie en het kapitaal en de kennis om deze verder te ontwikkelen, net zoals de machtsverhouding tussen naties wordt gedefinieerd door de aanwezigheid of afwezigheid van kernwapens. De ontwikkeling van zo’n krachtig wapen zou de huidige onzichtbare machtsverhoudingen tussen geïndustrialiseerde landen en derdewereldlanden kunnen verscherpen, waardoor de ongelijkheid tussen landen verder zou worden verergerd. In een dergelijke situatie zouden onzichtbare angsten naar boven komen en zouden we naar een wereld kijken waarin het vertrouwen tussen naties volledig is verbroken. Deze militaire onevenwichtigheid zal waarschijnlijk uiteindelijk een bedreiging voor de wereldvrede worden.
De derde is een ‘arbeidersmaatschappij van toezicht. Laten we ons onder de vele “macht-macht”-relaties beperken tot de werkgever-werknemerrelatie. Als nano-CCTV door werkgevers wordt aangenomen in naam van het monitoren en toezicht houden op werknemers in ondernemingen, fabrieken, bedrijven, warenhuizen, enz. Bovendien is het de moeite waard om rekening te houden met de moeilijke situatie dat dergelijk toezicht kan worden uitgevoerd zonder medeweten van de werknemers . Om een zin uit het cirkelvormige gevangenispanopticon te lenen: een panopticon is een gevangenis ontworpen met een hoge uitkijktoren in het midden en cellen van gevangenen rond de omtrek van een cirkel buiten de uitkijktoren. De uitkijktoren is verduisterd en de cellen van de gevangenen zijn verlicht, zodat de gevangenen niet kunnen zien waar de blik van de centrale wachter op gericht is. Dit geeft gevangenen het gevoel dat ze altijd onder toezicht staan, en ze internaliseren de discipline en het toezicht, waardoor ze zichzelf in de gaten houden. In de moderne wereld wordt CCTV vaak bekritiseerd als een ‘elektronisch panopticon’, maar ik zou willen waarschuwen dat we in het toekomstige nano-tijdperk een ‘nano-panopticon’-maatschappij zullen hebben, waarin we niet eens zullen weten waar de CCTV is. verbergen. In een dergelijke samenleving bestaat de kans dat persoonlijke privacy niet langer bestaat en dat de angst voor toezicht de persoonlijke vrijheid zal onderdrukken.
Het zijn niet alleen de eendimensionale problemen die voortkomen uit de nanotechnologie zelf waar we over moeten nadenken, want hoewel nanotechnologie op zichzelf revolutionair is, wordt ze zelfs nog waardevoller wanneer ze wordt toegepast op andere technologiegebieden. We hebben in het begin gezegd dat de essentie van nanotechnologie het benutten van de eigenschappen van nanomaterialen op elk gebied is, maar als we dit idee van nanotechnologie als een veelzijdige en toepasbare technologie op zijn kop zetten, kunnen we zien dat het overal problemen kan veroorzaken. Het kan bijvoorbeeld worden gecombineerd met A om een probleem te veroorzaken in A, en het kan worden gecombineerd met B om een probleem te veroorzaken in B. Het is mogelijk dat nanotechnologie zou kunnen fungeren als katalysator om de problematische gevolgen van elk van de volgende problemen uit te breiden of te versnellen. deze technologieën. Dit zijn slechts enkele van de mogelijke bijwerkingen van de vooruitgang op het gebied van de nanotechnologie, en we moeten hierop anticiperen en ons erop voorbereiden.
Laten we eerst eens kijken naar het geval waarin nanotechnologie wordt gecombineerd met ‘kunstmatige intelligentie’ om kunstmatige intelligentie verder te bevorderen. Volgens professor Jin Young Kim van het Department of Materials Science and Engineering van de Seoul National University vormen halfgeleiders de kern van de Vierde Industriële Revolutie. Dit komt omdat de opslag, transmissie en het beheer van gegevens uiteindelijk afhankelijk zijn van halfgeleiders. Hoe dunner de lijnbreedte van het circuit, hoe beter de snelheid en prestaties van deze halfgeleiders, en er wordt gehoopt dat nanotechnologie de creatie van nauwkeurigere en snellere AI mogelijk zal maken. Maar zal dit zo positief zijn als gehoopt? Het zou de toch al ernstige problemen van inkomens-, sociale en culturele verschillen en ongelijkheden op het gebied van leren, veroorzaakt door de informatiekloof, kunnen verergeren en tot een extreme situatie kunnen leiden waarin de individuele, sociale en nationale ‘haves’ en ‘have-nots’ volledig verdeeld zijn. De informatiekloof is al een ernstig probleem, en nanotechnologie zou dit kunnen versnellen.
Laten we eens nadenken over nanotechnologie in de context van de gezondheidszorg. Op het gebied van de medische wetenschap wordt verwacht dat nanotechnologie ‘nanobots’ zal creëren. Het idee is dat kleine nanobots het lichaam kunnen binnendringen en kankercellen kunnen vernietigen. Het klinkt als de perfecte kankerdodende operatie, maar hoe zit het in de praktijk? Zullen de nanobots 100 van de 100 keer succesvol zijn? Er bestaat ook de mogelijkheid dat de nanobots andere cellen dan kankercellen kunnen aanvallen. Er bestaat ook bezorgdheid dat nanobots die in het lichaam worden ingebracht om een ziekte te behandelen, onbedoelde medische bijwerkingen kunnen hebben, of dat ze bijwerkingen kunnen veroorzaken die leiden tot het ontstaan van nieuwe ziekten. Een team van onderzoekers van de afdeling Synthetische Biologie en Chemische Technologie van de Universiteit van Texas in Austin voorspelde dat als nanobots die virusgeïnfecteerde cellen of kankercellen targeten en direct aanvallen, op de markt worden gebracht, de nanodeeltjes ziekten kunnen veroorzaken. Dit komt doordat, hoe biocompatibel een materiaal ook is, zodra het de nanoschaal bereikt, de fysisch-chemische eigenschappen ervan veranderen ten opzichte van de oorspronkelijke grootte en het giftig kan worden in het lichaam. Ze kunnen bijvoorbeeld interageren met immuuncellen en cytokines, signaaleiwitten, om immuunreacties zoals ontstekingen te overactiveren of te onderdrukken. Het team publiceerde hun bevindingen in het juninummer van de Chemical Society Review van de Royal Society. Bovendien zijn deskundigen bezorgd dat nanodeeltjes, omdat ze kleiner zijn dan de meeste biomoleculen, DNA kunnen beschadigen en ernstige, onbehandelbare ziekten kunnen veroorzaken.
Dit zijn allemaal zorgen die zijn geuit, maar ik zou nog een stap verder willen gaan en vragen wat er gebeurt als nanobottherapieën op de markt worden gebracht, en wie is verantwoordelijk als dergelijke bijwerkingen zich voordoen? Is dit een eenvoudige medische fout? De fabrikant is degene die de defecte nanobot heeft gemaakt, en de dokter is degene die hem in het lichaam van de patiënt heeft geplaatst. Als de kankercellen in deze situatie niet genezen, moeten we nadenken of het een defect van de nanobot is of een andere aandoening. De arts in het ziekenhuis moet het uiteindelijke oordeel kunnen vellen. Artsen die nanobottherapieën gebruiken, moeten ook deskundig, geïnformeerd en verantwoordelijk zijn. Als de arts geen verantwoordelijkheidsgevoel heeft bij een storing van de nanobot, zou het dan niet onverantwoord zijn als de arts de nanobot gebruikt en de toestand van de patiënt controleert? Maar anderen zullen wellicht zeggen: “Artsen zouden gewoon de nanobot moeten gebruiken. “De dokter brengt alleen maar de nanobot in, en de fabrikant is degene die het probleem heeft veroorzaakt, dus waarom zou de dokter verantwoordelijk moeten worden gehouden?”
Een soortgelijk probleem doet zich voor als het gaat om de aansprakelijkheid bij ongevallen met zelfrijdende auto's. Als een zelfrijdende auto een ongeval veroorzaakt, is de bestuurder dan verantwoordelijk of de fabrikant? Als er iets misgaat bij een behandeling met een nanobot, is dan de arts of de fabrikant verantwoordelijk, of wie moet er meer aansprakelijk worden gesteld? Dit zijn vragen die verder besproken moeten worden.
Zoals u kunt zien is nanotechnologie een interdisciplinair veld dat betrekking heeft op chemie, geneeskunde, leven, milieu, informatie en communicatie, energie en biologie. Het is nauw verwant aan het menselijk leven en zal onderzocht blijven worden zolang de mensheid bestaat. We moeten echter de veiligheid en het doel van de technologie volledig bestuderen, evenals de negatieve aspecten van de toepassingen ervan. Blind optimisme over technologie is gevaarlijk, en we hebben wijsheid nodig om het tempo en de gevolgen bij te houden. We zullen nanotechnologie rationeel en ethisch moeten ontwikkelen, anders komen we terecht in een situatie waarin nanotechnologie domineert en uiteindelijk uit de hand loopt.
