Prej kohësh shkencëtarët po kërkojnë dhe po testojnë në laborator tipologji të ndryshme nanomakinash. Në thelb, bëhet fjalë për një strukturë molekulare detyra e së cilës është që të kryejë funksione të caktuara me dobishmëri të saktë: për shembull, t’i japë ilaçet një organi të sëmurë, të identifikojë një agjent patogjen dhe ta mbulojë. Me t’u lindur nanorobotët e parë, do të mund të kontribuojnë në kolonizimin e Marsit dhe të planeteve të tjerë?
Këtyre pyetjeve u përgjigjet Ben Feringa, Profesor në Universitetin e Groningenit në Hollandë. Në vitin 2016, bashkë me francezin Jean-Pierre Sauvage dhe me skocezin J. Fraser Stoddart ka fituar Çmimin Nobel për projektimin dhe sintezën e makinave molekulare.
Nanomakinat tuaja përbëhen nga elementë krejtësisht të zakonshëm si karboni, azoti apo squfuri. A mund të përmbajnë edhe elementë më “ekzotikë” si metale të rralla apo substance radioaktive?
Kësaj pyetjeje është shumë e vështirë që t’i përgjigjesh për një arsye të thjeshtë: deri më sot nuk dimë se çfarë janë dhe çfarë nuk janë në gjendje të bëjnë këto struktura molekulare. Pavarësisht nanomotorëve tanë, nanorotorë dhe element të ngjashëm paraqesin diferenca të mëdha në nivel strukturor, të gjithë ne (unë, Stoddart, Sauvage dhe shumë kolegë të tjerë) për momentin po punojmë ekskluzivisht me molekula organike. Qartazi që askush nuk na pengon të mendojmë se është e mundur të krijohet diçka e ngjashme duke përdorur në mënyrë unike përbërës inorganikë.
Për shembull, duke shpërbërë një përzierje komplekse dhe duke i future, pikërisht ashtu siç ndodh me motorët tanë molekularë, që të rrotullohen rreth aksit të tyre. por, për hir të së vërtetës, askush nuk ka krijuar akoma nanomotorë të kësaj natyre. Dhe arsyeja është e thjeshtë. Falë zhvillimit të farmaceutikës dhe të kimisë së polimerëve kemi studiuar dhe sintetizuar mirë e me shpejtësi përzierje komplekse me bazë zinxhirë hidrogjeni. Jam i bindur se e njëjta gjë mund të bëhet me përzierjet inorganike, por për ta bërë më parë duhet të kuptojmë sesi t’i bashkojmë këto molekula. Nëqoftëse flasim për izotopë radioaktivë, nuk besoj se do të bëhen ndonjëherë pjesë e nanomakinave. Karakteristikat e pazakonta dhe paqëndrueshmëria e tyre i bëjnë të papërshtatshme për të qenë pjesë e sistemeve të qëndrueshme molekulare që përdorin dritën apo elektricitetin si burim energjie. Në këtë kuptim, për ne janë më interesantë motorë molekularë biologjikë që janë të pranishëm në trupin e njeriut në qindra variante. Këta motorë janë të gjitha makina proteinike, shumë prej të cilave përmbajnë atome metalesh. Gjithnjë e më shumë luajnë një rol kyç në ato reagime që i shtyjnë biomakinat të vihen në lëvizje. Për këtë arsye, sipas mendimit tim, kombinimi i lidhjeve të metaleve dhe i përzierjeve organike që na rrethojnë përfaqësojnë një zgjidhje më premtuese.
Këtë vit festojmë përvjetorin e 150-të e Tabelës Periodike të Mendelejevit. A mund të na shpjegoni se në çfarë mënyrë ky objektiv tashmë i lashtë i shkencës na mundëson që të bëjmë zbulime të rëndësishme akoma sot?
Tabela e Mendelejevit na ndihmon në fakt gjithmonë që të përcaktojmë sesi sillen tipologji të ndryshme atomesh dhe të parashikojmë karakteristikat e disa përzierjeve. Për shembull, në disa tipologji të motorëve tanë janë integruar atome oksigjeni. Falë Tabelës dimë se squfuri do të ketë karakteristika të ngjashme me oksigjenin, por do të ketë përmasa më të mëdha. Kjo na mundëson që të menaxhojmë në mënyrë fleksibël sjelljen e këtyre makinave molekulare, duke zëvendësuar oksigjenin me squfurin dhe anasjelltas. Dukshëm që shanset tona të parashikimit nuk kufizohen në këtë. Ekzistojnë parametra të shumtë të zbuluara kohët e fundit që na mundësojnë të parashikojmë disa karakteristika të nanomakinave. Megjithatë, dyshoj se do të arrijmë të krijojmë diçka të ngjashme me një tabelë periodike për nanostruktura si këto. Për momentin nuk kemi dije të mjaftueshme për ta bërë, gjithmonë që të jetë e mundur. Për shembull, mund të parashikojmë sesi do të sillen motorë molekularë me përmasa të ndryshme dhe të ngjashme për nga struktura, por nuk jemi në gjendje që ta bëjmë për sistemi shumë të ndryshëm midis tyre apo të projektojmë diçka nga zeroja pa kryer eksperimente.
Kohët e fundit ju keni thënë se nanorobotët e parë në kuptimin e vërtetë të fjalës do të lindin pas nja 50 vitesh. Por vetëm një vit e gjysmë më parë në Francë është zhvilluar “gara” e parë e këtyre nanomakinave. Sa do të duhet që të lindin nanostruktura autonome?
Duhet kuptuar se të gjithë molekulare ekzistuese sot janë shumë primitive si për nga struktura, ashtu edhe për nga destinacioni. Në fakt edhe makina jonë, e krijuar më 2011, por edhe ata “makina garash” që ju përmendët, janë krijuar jo për të zgjidhur probleme praktikë, por për të kënaqur ndonjë kuriozitet. Si ne, ashtu edhe kolegët tanë, po krijojmë struktura të këtij lloji për të zgjidhur probleme shumë të thjeshta: kërkojmë të kuptojmë sesi të shtyhen molekulat që të lëvizin në një drejtim të caktuar, të ndalen apo të zbatojnë komanda të thjeshta. Ky është një objektiv interesant, por thjesht akademik. Hapi i mëtejshëm do të jetë tashmë më kompleks dhe më serioz. Do të duhet të kuptohet sesi është e mundur të përfshihen këto struktura në ekzekutimin e detyrave më praktike: të transportojnë pesha, të formojnë struktura më mëkomplekse, të reagojnë ndaj stimujve të jashtëm.
Për shembull, nanomakinat mund të përdoren për krijimin e dritareve “inteligjente”, që duke reaguar në nivelin e ndriçimit të pranishëm në rrugë, të jenë në gjendje që të errësohen ose jo. Ose, më tej akoma, për sintezën e antibiotikëve që aktivizohen vetëm në prani të një sinjali të caktuar kimik apo të ndritshëm. Këto risi do t’i shpërndahen publikut të gjerë shumë më përpara nga sa mendonin, qysh në 10 vitet e ardhshme. Krijimi i nanorobotëve në kuptimin e vërtetë të fjalës, në gjendje që të kryejnë operacione në brendësi të organizmit dhe të zgjidhin probleme komplekse, do të kërkojë patjetër shumë kohë, por, e theksoj, jam i bindur se kjo është brenda mundësive tona. Në trupin njerëzor ekziston një sasi e pafundme robotësh të ngjashëm dhe nuk na ndalon askush që t’i bëjmë kopje artificiale. Nga ana tjetër, siç e kam thënë tashmë, ne në nivel zhvillimi për momentin ndodhemi në të njëjtën pikë në të cilën ndodheshin vëllezërit Wright kur po projektonin avionin e parë. Fillimisht duhet të kuptojmë se pse dhe çfarë do të krijojmë. Më pas do të kuptojmë si.
Sipas mendimit tim, nuk është e domosdoshme që të kopjohet saktësisht ajo që na ka dhënë natyra. Nganjëherë sistemet krejtësisht artificiale, si avionët dhe çipet, janë shumë më të thjeshta për t’u krijuar se një krah apo një tru njerëzor. Në raste të tjera është më e thjeshtë që të merret ajo që kanë krijuar tashmë organizmat e gjallë, sui antikorpe të caktuara, dhe t’u integrosh një ilaç apo një komponenteje nanomakine. Këto qasje zbatohen tashmë në Mjekësi. Për këtë arsye, nuk mund të thuhet në mënyrë univoke se një prej këtyre rrugëve është më e drejta dhe më premtuesja për të gjitha tipologjitë e nanorobotëve.
Gjatë viteve të fundit janë shfaqur dy kategori nanomakinash: struktura relativisht të thjeshta që marrin energji nga jashtë dhe struktura në fakt më komplekse (krejtësisht të ngjashme me motorë) në gjendje që të prodhojnë energji në mënyrë autonome. Cilat prej tyre janë më afër me realitetin?
Motorët kimikë, pjesërisht të ngjashëm me ato të pranishëm në qeliza, kanë nisur të lindin vërtet. Në fakt, relativisht vonë kemi krijuar disa struktura të ngjashme në laboratorin tonë. Për shembull, kemi arritur të sintetizojmë një nanomakinë në gjendje që të përdorë glukozën dhe peroksidin e hidrogjenit si karburant dhe të transportojë nanotube, nanopjesëza dhe struktura të tjera të rënda në një drejtim të caktuar. Është e vështirë të thuhet sesa janë premtuese, pasi gjithçka varet nga problemet të cilat dalin përpara. Nëse do duhej të organizonim transportimin e disa molekulave, atëhere qetësisht mund t’i përdornim këto molekula. Megjithatë, për krijimin e dritareve dhe dispozitivëve të tjerë inteligjentë, duhet të përdorim një material tjetër. Veç kësaj, akoma nuk kuptojmë se çfarë na mungon, cilat analoge të makinave klasike mund të krijojmë duke përdorur molekulat dhe në çfarë drejtimi mund të shkojë ky sektor. Praktikisht, jemi vetëm në fillim. Për momentin dimë me siguri vetëm një gjë: nanomakinat janë të ndryshme nga biomakinat e pranishme në qelizat tona dhe nga “motrat e mëdha” të tyre të pranishme në të ashtuquajturën makrobotë.
A do të jetë e mundur në një të ardhme të largët të përdoren makina molekulare në gjendje që të kopjohen për të zgjidhur probleme me natyrë globale si pushtimi i Marsit dhe i planeteve të tjera?
Është vështirë të flitet për planete të tjera, pasi çështja është jashtë dijeve të mia. Megjithatë, sipas mendimit tim, nuk ka të ngjarë që nanomakinat të përdoren në këtë kuptim. Kur tentojmë të pushtojmë një ambient të ri dhe armiqësor, na duhen teknologji shumë të besueshme dhe jo diçka eksperimentale. Për këtë arsye mendoj se makina të tilla më parë duhet të gjejnë një zbatim të tyrin në Tokë. Mund të themi se kjo tashmë po ndodh: gjatë viteve të fundit kimistët kanë krijuar qindra struktura shumë komplekse të përbëra nga molekula të shumta, të ashtuquajturat struktura mbimolekulare që mund të bashkohen në mënyrë selektive me jone të caktuara dhe të injorojnë të tjerë. Për shembull, kolegu im Stoddart ka themeluar kohët e fundit një startup për krijimin e strukturave në gjendje që të nxjerrin ar nga mbeturinat e bizneseve minerare. Në të kaluarën, krijimi i përzierjeve të ngjashme konsiderohej fantashkencë nga alkimistët.
Të folurit për nanomakinat shkakton shpesh një frikë iracionale në publikun e gjerë, i cili frikësohet se mos këto robotë mikroskopikë të së ardhmes mund ta shkatërrojnë qytetërimin njerëzor dhe çdo formë jete në Tokë. Është e mundur të zgjidhet ky problem?
Këto probleme janë ngushtësisht të lidhura me librin “Motorë krijimi” e Erik Drexler të vitit 1986 dhe me skenarin e zhdukjes së njerëzimit të ndodhur si pasojë e vetëshumëfishimit të asaj “substance të hirtë” që sot e njohin në fakt të gjithë. Në realitet, nuk ka asgjë të pazakontë: duke krijuar nanomakina të reja, marrim të gjitha masat që do të merreshin në krijimin e substancave të reja kimike potencialisht helmuese. Në këtë kuptim, komponentët e nanorobotëve nuk ndahen për nga potenciale shkatërrues prej “tullave” që përbëjnë molekulat e ilaçeve të reja, polimereve dhe, katalizatorëve dhe produkteve “tradicionale” të tjera të kimisë. Si çdo ilaç apo produkt tjetër ushqimor, këto struktura molekulare duhet t’i nënshtrohen një numri të madh testeve të sigurisë që të demonstrojnë se janë ose jo në gjendje që ta “shuajnë” dhe shkatërrojnë njerëzimin.
Në realitet, këto frikëra sigurisht që nuk janë befasuese: njeriu tenton që të frikësohet nga ajo që është e re dhe e pazakontë. Çdo dekadë fizika, kimia dhe biologjia prpdhojnë një frikë të re që zëvendëson të mëparshmet. Për shembull, tani është në modë që të kihet frikë nga sistemi i editimit genomik CRISPR/Cas9 dhe inteligjenca artificiale. Çfarë duhet të bëjnë shkencëtarët? Sipas mendimit tim, detyra jonë është e thjeshtë: duhet ta ndihmojmë publikun e gjerë që të ndajë të vërtetën nga gënjeshtra. Duhen kuptuar se çfarë avantazhesh praktike mund të sjellin këto shpikje dhe në çfarë konsiston rrezikshmëria e tyre. për shembull, sikur njerëzit ta kuptonin se CRISPR/Cas9 mund të kurojë sëmundje genetike dhe të rrisë të korrat, do të kiheshin më pak arsye për t’ju frikësuar kësaj teknologjie. E njëjta gjë vlen edhe për nanomakinat e së ardhmes.
(nga Wired)
Përgatiti
ARMIN TIRANA
