مشکل: دنیا دارد پر می شود. برخی از پیش بینی ها جمعیت جهان را تا ده میلیارد نفر در سال 2050 پیش بینی می کند. حتی امروزه، تهیه مواد غذایی اساسی در بعضی از مناطق مشکل ساز است. سموم دفع آفات به ناچار برای محافظت از برداشت در برابر آفات نه تنها مزایایی دارند. زیرا آنها غالباً به حشرات مفید ضربه می زنند و همچنین به محیط و در نهایت خود انسان نیز آسیب می رسانند.
هدف: برای دستیابی به کشاورزی پایدارتر نیاز به استفاده از فناوریهای سازگار با محیط زیست دارد. هدف این است که تأثیرات محیطی را به حداقل برساند، آب کمتری مصرف کرده و آلودگی های حشره کش های شیمیایی را محدود کنید.
راه حل: سیستم های نانو سیستم فرصتهایی را برای سموم دفع آفات به مقصد خود در کمترین مقدار ممکن و با بیشترین دقت ممکن ارائه می دهند. این می تواند تأثیر منفی بر انسان و محیط زیست به حداقل برساند. در حال حاضر، تحقیقات هنوز در مورد این راه حل ها در حال انجام است و فرصت ها و خطرات در حال ارزیابی است. در شرايط آزمايشگاهي، محققان قبلاً در حال بهبودي در يك مرتبه بزرگي بوده اند، اما آزمايش هاي صحرايي هنوز نتيجه ندارند. اگرچه فناوری نانو تنها بلوک ساختمانی برای کشاورزی پایدار نیست، اما می تواند سهم قابل توجهی در حفاظت از محصول موثرتر در برابر مواد شیمیایی داشته باشد.
?
مشکل: در شیمیایی، کاتالیزورهای با کارایی بالا اغلب بر اساس فلزات گرانبها بوده و بنابراین بسیار گران هستند. این یک مانع اضافی است، به خصوص برای تحقیقات، زیرا پروژه هایی با کاتالیزور فلزات گرانبها باعث افزایش هزینه های اضافی می شوند و بنابراین نمی توانند همیشه تأمین مالی شوند.
هدف: تجزیه و تحلیل کارآمد و سازگار با محیط زیست مورد نیاز است که می تواند با هزینه کم نیز انجام شود.
راه حل: دقیقاً همانطور که بیشتر مواد شیمیایی از طبیعت الهام می گیرد، قطعاً کاتالیز می تواند بهبود یابد. این ایده، کاتالیزورهای بدون فلز است. این موضوع از اواخر دهه 1990 مورد تحقیق بوده است. موفقیتهای قبلی غالباً توسط بارگیری بالای کاتالیزور مورد نیاز کاهش یافته است. فعال شدن مجدد کاتالیزور نیز معمولاً دشوار بود. در این میان، محققان در حال حاضر کاتالیزورهای آلی بهتری را توسعه داده اند که تا حدود زیادی این مشکلات را حل کرده اند. اگرچه آنها از لحاظ کارآیی از کاتالیزورهای فلزی عقب مانده اند، اما ارزان تر هستند دقیقاً به این دلیل که به فلزات گرانبها احتیاج ندارند. بدین ترتیب دانشمندان جوان می توانند بدون نیاز به فلزات گرانبها و تجهیزات آزمایشگاهی مانند جعبه های دستکش برای کاتالیزورهای فلزی حساس به هوا، پروژه های تحقیقاتی خود را در مورد کاتالیز تنظیم کنند. امروزه فرایندهایی در صنعت ایجاد شده است که با استفاده از ارگانوکاتالیز نامتقارن مواد فعال و مواد شیمیایی را سنتز می کنند.
مشکل: افراد پیرتر و مسن تر می شوند، اما لزوماً اندام ما برای چنین زندگی طولانی طراحی نشده است. خواه از طریق فرایندهای پیری طبیعی یا حوادث: هر ساله، تقریباً 10،000 بیمار در آلمان تنها به دنبال یک عضو اهدا کننده هستند. اما تعداد اهدا کنندگان ارادی برای تأمین این تقاضا خیلی کم است.
هدف: بافت ها و اندام های تولید شده مصنوعی می توانند راه حلی برای شما فراهم کنند. اینها نه تنها می تواند فقدان اهداکنندگان عضو را جبران کند، بلکه به رفاه حیوانات نیز کمک می کند. به عنوان مثال، با استفاده از بافت مصنوعی، به عنوان مدلهای پوستی برای آزمایش دارو، آزمایش های حیوانی کمتری لازم است.
راه حل: فناوری چاپ سه بعدی از مدت ها قبل قادر به پردازش جوهرهای زیستی با سلول ها بوده و از آنها، برای مثال، برای چاپ بافت قلب یا رگ های خونی استفاده می کند. لوزالمعده یا استخوانهای موجود در چاپگر نیز ممکن است از عناصر شیمیایی تشکیل شده باشد. بنابراین آزمایشات دارویی و مطالعات سمیت به راحتی انجام می شود. برای اینکه بافت مصنوعی برای پیوند مناسب باشد، باید واکنشهای شیمیایی بیوشیمیایی بدن به بافت چاپی بهتر درک و کنترل شود. مولکولهای خاص قند روی سلولها عمدتاً مسئول رد یا پذیرش پیوند هستند. تجزیه و تحلیل این مولکول ها و اثر متقابل آنها می تواند یک بلوک اصلی برای توسعه آینده فناوری bioprinting 3D باشد.
