Comment capitaliser sur le potentiel des nanotechnologies et éviter leurs éventuelles conséquences négatives? Telle était la question posée par Christine Peterson lorsqu'elle a fondé le Foresight Institute, un groupe de réflexion à but non lucratif sur les nanotechnologies, il y a trente ans. Et maintenant, dit-elle, cette question continue de la guider. Au cours des dix dernières années, la nanotechnologie a fait des progrès significatifs et a trouvé une application pratique. Certains développent des conceptions à l'échelle nanométrique pour des implants médicaux qui pourraient stimuler la croissance des cellules osseuses et l'expression positive des gènes. D'autres s'efforcent de créer des nanoparticules gérables qui pourraient détecter et même détruire les cellules cancéreuses.
L'idée des nanomachines qui traversent votre corps et le réparent au niveau cellulaire s'est rapprochée de la réalité grâce au développement des nanomoteurs et des nano-fusées. Mais avant d'y arriver, Peterson pense qu'il y a d'autres implications intéressantes pour la nanotechnologie. Par exemple, les surfaces autonettoyantes et les catalyseurs nanotechnologiques qui emprisonneront les gaz à effet de serre et convertiront le dioxyde de carbone en substances dont les usines ont besoin.
À la fin du mois dernier, Peterson a pris la parole lors du Sommet mondial de San Francisco. Dans cette interview, vous découvrirez comment, à son avis, la nanotechnologie nous aidera à résoudre le problème de l'eau, du traitement du cancer et nous conduira vers un avenir meilleur.
La nanotechnologie aujourd'hui: un point vague sur la courbe exponentielle?
Je divise la nanotechnologie en trois étapes: matériaux, dispositifs, systèmes. Chacun d'eux suit sa propre courbe. À ce stade, nous voyons principalement des produits à base de nanoparticules, mais ils n'ont pas de précision à l'échelle moléculaire - ils ne sont pas atomiquement précis. Au fur et à mesure que ce paramètre s'améliorera, nous verrons l'émergence de matériaux avec une telle précision, notamment en filtration et en catalyse.
Une fois que ces produits arriveront sur le marché, nous les verrons exploser comme une fusée. La demande d'eau propre est énorme. La demande de gestion des gaz à effet de serre est énorme. Celui qui arrive d'abord à ces objectifs, le résultat sera positif.
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Expliquez la nanotechnologie à un inconnu dans la rue en un mot
La nature manipule des molécules individuelles pour créer les choses les plus complexes du monde - les plantes, les animaux et notre propre corps. Le défi de la nanotechnologie est d'utiliser des systèmes de machines moléculaires pour créer tout ce que nous voulons avec le même niveau de précision, et de le faire aussi proprement que la nature.
En 2013, vous avez prédit que les progrès de la nanotechnologie au cours des dix prochaines années en médecine auront un impact significatif sur la détection, l'imagerie et le traitement du cancer. Quels sont les progrès de la nanotechnologie qui ont été les plus importants pour la médecine au cours des deux dernières années?
Il a fallu un effort énorme - des centaines de millions de dollars - pour utiliser la nanotechnologie pour lutter contre le cancer, et cet effort porte ses fruits.
De nombreux groupes différents, tels que le Stanford Center for the Advancement of Onkonanotechnology, expérimentent des nanoparticules pour essayer d'obtenir des comportements utiles de leur part, comme transmettre un signal de couleur lorsqu'une cellule cancéreuse est trouvée ou se fixer à une cellule cancéreuse jusqu'à ce qu'elle soit étudiée. Ils peuvent également être programmés pour libérer une molécule de signalisation spéciale lorsqu'une cellule cancéreuse est détectée.
De nombreuses réactions inhabituelles peuvent être créées en laboratoire. Par exemple, une nanoparticule peut absorber la lumière et créer une vibration acoustique de faible puissance lorsqu'une tumeur est détectée, ou elle peut libérer de la chaleur pour détruire une cellule.
Quels essais cliniques sont les plus encourageants pour vous?
Un de mes favoris est MagArray. Il attache des nanomagnets aux cellules cancéreuses, puis les identifie avec un échantillon sur une puce. Cela prend moins d'une heure et nécessite une formation technique minimale. En plus du cancer, cette méthode peut être utilisée pour surveiller les cytokines, ce qui est utile lorsque l'on travaille avec la maladie d'Alzheimer et les maladies auto-immunes.
Bien sûr, si nous pouvons lutter contre le cancer - et nous le pouvons certainement - la maladie d'Alzheimer deviendra un problème encore plus grave qu'il ne l'est actuellement. Lutter contre le cancer ne suffira pas. Nous devons continuer à travailler et lutter contre toutes les maladies chroniques.
Existe-t-il de nouveaux «matériaux intelligents» qui sont testés dans des dispositifs nanotechniques et qui pourraient bientôt remplacer les technologies modernes? Si oui, lesquels?
Par exemple: j'aime l'idée des matériaux autonettoyants. L'Université de Cambridge travaille à la création de surfaces dans lesquelles des nanoparticules de dioxyde de titane photocatalytiques sont incorporées. Ils utilisent la lumière ultraviolette pour convertir la saleté de surface en dioxyde de carbone et en eau. Une goutte d'huile de la taille d'une empreinte digitale sur une telle surface est éliminée en une heure et demie.
Un jour, nous aurons des implants métalliques qui ne conviennent pas à de nombreuses fins. L'Université de Montréal et ses partenaires ont trouvé un moyen de créer des modèles à l'échelle nanométrique à la surface de tels implants, et ils peuvent augmenter la croissance des cellules osseuses, réduire la croissance des cellules indésirables, stimuler le développement des cellules souches et modifier l'expression des gènes de manière positive. Incroyable. Beaucoup de ces usages ont littéralement disparu des pages de la science-fiction.
En Australie, RMIT et l'Université d'Adélaïde travaillent sur des matériaux utilisant des cristaux nanométriques - des résonateurs diélectriques - pour transmettre ou bloquer la lumière d'une longueur d'onde spécifique. Cela peut conduire à la création de lentilles de contact qui changent ce que nous voyons, ou même à la création d'un affichage tête haute qui montre des informations supplémentaires dans notre champ de vision. Enfin, je me souviens des noms de personnes que j'ai rencontrées auparavant.
Lorsque vous avez cofondé le Foresight Institute, quelles ont été vos inspirations? Quelle question vous préoccupait à ce moment-là?
Ensuite, je me suis inquiété de la question: comment tirer des bénéfices colossaux des possibilités de la nanotechnologie et éviter d'éventuelles conséquences négatives, tout aussi colossales?
Nous souhaitons accélérer le développement d'applications médicales avancées et autres applications positives et empêcher l'armée de se développer au même rythme. Comprendre le pouvoir des nanotechnologies pour améliorer la qualité de vie et en particulier la médecine a parcouru un long chemin, mais en raison de diverses restrictions, l'utilisation médicale est constamment retardée. Dans le domaine militaire, c'est l'inverse: les militaires ont un accès rapide aux nouvelles technologies et les applications militaires sont dix fois mieux financées.
Combinez ces tendances, et il devient clair pourquoi il est difficile d'accélérer le développement des applications médicales de cette technologie et de ralentir simultanément le développement de l'armée. C'est une tâche difficile.
On était 2025, comment les nanotechnologies ont-elles amélioré l'environnement?
À ce stade, et peut-être même plus tôt, il peut y avoir deux avancées majeures. Premièrement, nous pouvons résoudre le problème de l'eau en utilisant une filtration de précision moléculaire. Cette technologie est déjà développée par la société privée AquaVia avec le soutien de la National Science Foundation.
Deuxièmement, nous pouvons nettoyer l'air de la pollution, y compris des gaz à effet de serre, à l'aide de catalyseurs nanotechniques qui éliminent le dioxyde de carbone de l'air et le convertissent en produits chimiques pouvant être utilisés dans l'industrie. C'est sur quoi travaille Christian Schaffmeister de l'Université Temple.
Presque tous les problèmes environnementaux que l'on peut imaginer peuvent théoriquement être résolus à l'aide de nanotechnologies avancées. C'est ce rêve de restauration de l'environnement qui m'a poussé dans ce domaine il y a des décennies, et il est bon de voir qu'il commence enfin à se réaliser.
Qu'est-ce qui peut nous arrêter dans les 10 prochaines années?
Ces deux perspectives sont définitivement en route. La seule question est quand. Nous devons investir davantage de ressources dans la R&D. Il y a des talents, il y a des idées, l'enjeu est le financement.
Quel est votre «objet intelligent» préféré du futur?
Je me tourne généralement vers l'expérience de pensée. Imaginez une chaise composée de systèmes de machines moléculaires. Ces machines peuvent être réarrangées dans une autre forme, telle qu'une table. Combien de temps leur faudra-t-il pour passer d'une forme à l'autre? Vous pouvez facilement imaginer cette expérience, puisque vous êtes vous-même composé de machines moléculaires.
Imaginez-vous accroupi pour former une chaise, puis vous mettre à quatre pattes et devenir une «table». L'opération entière prend moins d'une seconde. C'est le temps maximum nécessaire pour qu'une chaise avancée en nanomatériaux devienne une table. Cela peut être plus rapide si vous vous fixez un tel objectif.
Mais mon rêve est une «machine de réparation cellulaire» qui peut se déplacer dans le corps et réparer l'ADN, les protéines et d'autres molécules. Construire une telle voiture ne sera pas facile. Il faudra de nombreux outils amovibles qui peuvent être chargés et déchargés selon les besoins. Mais elle pouvait analyser et résoudre presque tous les problèmes physiques de notre corps, y compris le vieillissement.
ILYA KHEL
