In een krappe achterkamer bij Rushford Hypersonic, een start-up met hoofdkantoor in het zuidoosten van Minnesota, zit een kubusachtige machine die een gemene atomaire fastball gooit. Met een druk op de knop, de reactor slingert atomen acht keer sneller dan de geluidssnelheid naar een substraatmateriaal.

Het resultaat is een coating die industriële gereedschappen zoals messen en boren aanzienlijk versterkt. Rushfords technologie, licentie van de Universiteit van Minnesota, is slechts één voorbeeld van hoe lokale bedrijven, van grote bedrijven zoals Medtronic Inc. en Seagate Technology tot start-ups zoals Rushford, Vixar Inc., en BioCee Inc., omarmen nanotechnologie.

"Het is de volgende generatie, " zei Rushford-CEO Daniel Fox, die zijn start-up beschouwt als het eerste nanotechnologiebedrijf op het platteland van Minnesota. "Het komt eraan. Nanotech hoeft niet alleen door grote bedrijven als IBM en Ford te worden gedaan. Als we het niet doen, we zullen achterblijven omdat de rest van de wereld het echt pusht."

Uitgebreid beschreven, nanotechnologie is de wetenschap van het overhalen van speciale eigenschappen uit materie van minder dan 100 nanometer. Met dat kleine formaat -- één nanometer is gelijk aan 1/10, 000 de breedte van een mensenhaar -- sommige materie vertoont unieke kenmerken, zoals grotere oppervlakteafmetingen, elektrische geleidbaarheid en weerstand tegen vloeistoffen zoals water. Het resultaat zijn batterijen die meer sap bevatten, gloeilampen die minder energie verbruiken, en, verder op de weg, medische apparaten die medicijnen en stamcellen kunnen afleveren aan ziek weefsel overal in het lichaam. In het geval van Rushford, de nanodeeltjes van de coating hechten zich dichter aan elkaar, toenemende hardheid, bestand tegen breuk en beter bestand tegen hitte.

Maar als grootte de grootste troef van nanotechnologie is, het is ook de grootste zorg van de wetenschap. Materie kan nuttig zijn op zo'n klein formaat. Maar kan het ook schadelijk zijn? Sommige onderzoeken suggereren dat koolstofnanobuisjes de longen op dezelfde manier kunnen beschadigen als asbestvezels. Koolstof en zilver van nanoformaat kunnen ook snel de hersenen bereiken als ze worden ingeademd. Wetenschappers moeten nog bepalen hoe mens en milieu in de loop van de tijd en bij verschillende blootstellingsniveaus reageren op nanomaterialen.

Ondanks tientallen jaren van onderzoek, federale regelgevers, waaronder de Environmental Protection Agency en de Food and Drug Administration, worstelen nog steeds met het definiëren en identificeren van nanotechnologieën, laat staan ​​bepalen of ze kanker of genetische mutatie veroorzaken. Zonder duidelijke wetenschappelijke en juridische begeleiding, sommige bedrijven aarzelen om nanotechnologie te omarmen, indachtig de miljarden dollars aan juryprijzen en opruimkosten in verband met asbest en pesticiden. Verzekeringsmaatschappijen zoals Travellers Cos. Inc. in St. Paul, Min., vragen zich ook af of ze bedrijven moeten verzekeren die nanotechnologieën gebruiken.

"Het gebrek aan duidelijke regelgeving weerhoudt bedrijven er echt van om markten te vinden, " zei Mark Bunger, een onderzoeksdirecteur voor Lux Research in San Francisco. "Ze zijn ook niet op zoek naar productverbeteringen die ze uit nanotechnologie zouden kunnen halen. Als consumenten er niet zeker van zijn en de regelgevers er niet zeker van zijn, dan kunnen verkopers van nanomaterialen geen kopers vinden."

Bedrijven zijn bijzonder gevoelig voor hoe het publiek reageert op een nieuwe technologie. In het algemeen, het publiek weet niet veel over nanowetenschap, wat betekent dat je bang bent voor gezondheid of veiligheid, zelfs een ongegronde, zou de technologie kunnen verdoemen, hoe veelbelovend ook, deskundigen zeggen. Bijvoorbeeld, wereldwijde angst voor genetisch gemodificeerde gewassen, geïntroduceerd in de jaren 90, Amerikaanse boeren $ 100 miljoen aan exportverliezen per jaar kosten, volgens het Environmental Defense Fund in Washington, ondanks het gebrek aan bewijs zijn biotechnologische voedingsmiddelen onveilig.

"Dat weten we, " zei Darrel Untereker, Medtronic's vice-president onderzoek en technologie. "We zouden dwaas zijn om niet te beseffen dat perceptie werkelijkheid wordt. Ongegronde zorgen zullen altijd lastig zijn voor sommige industrieën. Maar we moeten ons hoofd gebruiken en naar de wetenschap luisteren. We moeten ons zorgen maken over dingen die echt zijn."

Medtronic gebruikt al jaren probleemloos nanotech-coatings op miljoenen van zijn implanteerbare apparaten, hij zei.

Het feit dat nanotechnologie is geëvolueerd van sciencefiction tot een brede technologie die door zoveel verschillende industrieën wordt gebruikt of onderzocht, zou regelgevers een gevoel van urgentie moeten geven, zeggen analisten. Nanotech zal tegen 2015 naar schatting $ 3 biljoen aan producten aanraken, vergeleken met $ 240 miljard vorig jaar, volgens Lux Research.

Maar waar te beginnen? Niemand, niet eens de federale regering, weet hoeveel nanotech-producten er zijn. Het Project on Emerging Nanotechnologies in Washington onderhoudt een online database van meer dan 1, 000 consumentenproducten met nanotech, inclusief tennisrackets, ketchup, sokken en flashdrives. Het aantal is waarschijnlijk hoger omdat het project over beperkte middelen beschikt om dergelijke informatie op te sporen, zei Andrew Maynard, hoofdwetenschappelijk adviseur van het project.

In september, de EPA hield een workshop in Raleigh, NC, over het reguleren van titaandioxide, een veelgebruikt nanomateriaal dat vaak wordt gebruikt in zonnebrandproducten. Het bureau vroeg een groep van 50 wetenschappers, onderzoekers en academici in de Verenigde Staten en Canada om de EPA te helpen bij het identificeren van onderzoeksprioriteiten. Na twee dagen van intensieve discussies, de groep kon het zelfs niet eens worden over standaarddefinities, terminologie en testprotocollen, frustrerend voor sommige wetenschappers die zich graag willen concentreren op toxiciteit.

Ondanks jarenlang overleg, de EPA moet nog handelen, critici zeggen.

"Het is niet dat EPA langzaam gaat, ze doen gewoon niets, " zei Bunger, die de workshop hebben gevolgd.

EPA-functionarissen verdedigen hun aanpak, met het argument dat ze de wetenschap goed willen krijgen voordat ze de technologie reguleren. Federale regelgevers werden alom verweten dat ze niet hadden geanticipeerd op het gevaar van asbest.

Maar Fred Miller, een toxicologie-expert en een andere deelnemer aan de workshop, zei dat het tijd is voor de EPA om verder te gaan met nanotech.

"Er is genoeg (informatie) om te stoppen met analyseren, " zei Molenaar, een consultant en voormalig Public Health Service Officer toegewezen aan de EPA. 'Wat moet het bureau bestuderen? Ze hebben het nog niet goed onder de knie.'

Tegelijkertijd, de EPA wordt gehinderd door financieringsproblemen en bureaucratische machtsstrijd, zei Molenaar. De EPA heeft ook een nieuwe wet nodig om de verouderde Toxic Substances Control Act te vervangen, hij zei. De wet, geslaagd in 1976, niet sterk genoeg is voor de EPA om een ​​dergelijke snel evoluerende technologie te reguleren, milieuactivisten zeggen.

Bijvoorbeeld, de EPA kan geen gegevens bekendmaken aan staats- en lokale overheden als het bedrijf het als vertrouwelijke bedrijfsinformatie beschouwt. Een dergelijke aanduiding vervalt niet. De EPA kan ook niet van bedrijven eisen dat ze hun nanomateriaal testen, tenzij het "een onredelijk risico met zich meebrengt of zal opleveren".

De regelgevende waas heeft geleid tot gemengde reacties van het Amerikaanse bedrijfsleven. in Minnesota, een coalitie van topbedrijven, academische en politieke leiders werken aan de ombouw van een Seagate-fabriek van $ 100 miljoen in Edina tot een Minnesota Center of Excellence in Nanotechnology. En veel bedrijven in Minnesota ontwikkelen expertise op dit gebied.

Maar Procter &Gamble, een van 's werelds grootste producenten van consumentenproducten, ziet tot nu toe geen "blockbuster" nanotech-toepassing die het risico waard is.

In de tussentijd, chemieproducent DuPont is een partnerschap aangegaan met het Environmental Defense Fund om een ​​vrijwillig kader te ontwikkelen om bedrijven te helpen bij het identificeren van mogelijke gezondheidsproblemen, veiligheids- en milieurisico's van nanotechnologie.

In elk geval, companies don't face an imminent risk of lawsuits because it's hard to connect a health condition to a nanoproduct made by a specific company, said Albert Lin, a law professor at the University of California, Davy.

"We don't know exactly what the risks are, " Lin said. "If there is a risk, can we trace it back to the parties that are liable? We are at the beginning stages."

Nog altijd, hij zei, "companies are beginning to think about it. They are worried about their reputation and legal liability. One bad incident could set back the field."

Insurance companies, who could be on the financial hook for such risks, are taking notice.

Travelers' risk management committee "deals a lot with product liability, and one of the things that is high on the list right now is nanotechnology, " CEO Jay Fishman told an investment conference last year. "The question becomes as that industry emerges, is that a risk class that we are comfortable writing?"

So is nanotech safe? Several experts fear airborne nanoparticles could pose a threat to people who inhale them.

But Miller, the toxicologist, says it's important to keep things in perspective. Just because products contain nanomaterials doesn't automatically pose a threat because people wouldn't necessarily inhale particles or large amounts.

"Most products that are used, it would be an exception to find a major health issue, " Miller said.

What's missing is data on how exposure levels to certain nano materials will affect human and animal health over the short and long term, hij zei. "The public needs to understand there are benefits" to nanotechnology, Miller said. "But there's no such thing as zero risk."
____

(c) 2009, Star Tribune (Minneapolis)
Visit the Star Tribune Web edition on the World Wide Web at www.startribune.com
Distributed by McClatchy-Tribune Information Services.