Inne i ett trångt bakrum på Rushford Hypersonic, ett nystartat företag med huvudkontor i sydöstra Minnesota, sitter en kubliknande maskin som kastar en elak atomic fastball. Med en knapptryckning, reaktorn kastar atomer mot ett substratmaterial åtta gånger snabbare än ljudets hastighet.

Resultatet är en beläggning som avsevärt stärker industriella verktyg som knivar och borr. Rushfords teknologi, licensierad från University of Minnesota, är bara ett exempel på hur lokala företag, från företagsjättar som Medtronic Inc. och Seagate Technology till nystartade företag som Rushford, Vixar Inc., och BioCee Inc., anammar nanoteknik.

"Det är nästa generation, " sa Rushfords vd Daniel Fox, som fakturerar sin start-up som det första nanoteknikföretaget på landsbygden i Minnesota. "Det är vad som kommer. Nanotech behöver inte göras av bara stora företag som IBM och Ford. Om vi ​​inte gör det, vi kommer att bli kvar eftersom resten av världen verkligen driver på det."

Allmänt definierad, nanoteknik är vetenskapen om att locka fram speciella egenskaper ur materia mindre än 100 nanometer. I den lilla storleken -- en nanometer är lika med 1/10, 000 bredden av ett människohår -- viss materia uppvisar unika egenskaper, såsom större ytstorlek, elektrisk ledningsförmåga och motstånd mot vätskor som vatten. Resultatet är batterier som packar mer juice, glödlampor som använder mindre energi, och, längre ner på vägen, medicinsk utrustning som kan leverera läkemedel och stamceller till sjuk vävnad var som helst i kroppen. I Rushfords fall, beläggningens nanopartiklar binder närmare varandra, ökande hårdhet, motstår fraktur och tål bättre värme.

Men om storlek är nanoteknikens största tillgång, det är också vetenskapens största oro. Materia kan vara till hjälp i en så liten storlek. Men kan det också vara skadligt? Vissa studier tyder på att kolnanorör kan skada lungorna på samma sätt som asbestfibrer. Kol och silver i nanostorlek kan också snabbt nå hjärnan om de andas in. Forskare har ännu inte avgjort hur människor och miljön reagerar på nanomaterial över tid och vid olika exponeringsnivåer.

Trots årtionden av forskning, federala tillsynsmyndigheter, inklusive Environmental Protection Agency och Food and Drug Administration, kämpar fortfarande för att definiera och identifiera nanoteknik, än mindre avgöra om de orsakar cancer eller genetisk mutation. Utan tydlig vetenskaplig och juridisk vägledning, vissa företag är tveksamma till att ta till sig nanoteknik, medveten om de miljarder dollar i jurypriser och saneringskostnader förknippade med asbest och bekämpningsmedel. Försäkringsbolag som Travellers Cos. Inc. i St. Paul, Minn., undrar också om de ska garantera företag som använder nanoteknik.

"Avsaknaden av tydliga regler hindrar verkligen företag från att hitta marknader, sa Mark Bunger, en forskningschef för Lux Research i San Francisco. "De letar inte heller efter produktförbättringar som de kan få ut av nanoteknik. Om konsumenterna inte är säkra på det och tillsynsmyndigheterna inte är säkra på det, då kan säljare av nanomaterial inte hitta köpare."

Företag är särskilt känsliga för hur allmänheten reagerar på en ny teknik. I allmänhet, allmänheten vet inte mycket om nanovetenskap, vilket innebär all hälso- eller säkerhetsrädsla, även en ogrundad sådan, skulle kunna fördöma tekniken, hur lovande det än är, säger experter. Till exempel, världsomspännande rädsla för genetiskt modifierade grödor, introducerades på 1990-talet, kostade amerikanska bönder 100 miljoner dollar i exportförluster per år, enligt Environmental Defense Fund i Washington, trots bristen på bevis är biotekniska livsmedel osäkra.

"Vi är medvetna om det, sa Darrel Untereker, Medtronics vice vd för forskning och teknologi. "Vi skulle vara dumt att inte inse att uppfattningen blir verklighet. Ogrundade bekymmer kommer alltid att vara besvärande för vissa branscher. Men vi måste använda våra huvuden och lyssna på vetenskapen. Vi borde oroa oss för saker som är verkliga."

Medtronic har använt nanotech-beläggningar på miljontals av sina implanterbara enheter i flera år utan problem, han sa.

Det faktum att nanoteknik har utvecklats från science fiction till en bred teknik som används eller utforskas av så många olika industrier borde ge tillsynsmyndigheter en känsla av brådska, säger analytiker. Nanotech kommer att röra produkter till ett värde av uppskattningsvis 3 biljoner dollar 2015 jämfört med 240 miljarder dollar förra året, enligt Lux Research.

Men var ska man börja? Ingen, inte ens den federala regeringen, vet hur många nanotekniska produkter som finns där ute. The Project on Emerging Nanotechnologies i Washington har en onlinedatabas med mer än 1, 000 konsumentprodukter med nanoteknik, inklusive tennisracketar, ketchup, strumpor och flash-enheter. Antalet är förmodligen högre eftersom projektet har begränsade resurser för att spåra sådan information, sa Andrew Maynard, projektets chefsrådgivare för vetenskap.

I september, EPA höll en workshop i Raleigh, N.C., om reglering av titandioxid, ett vanligt nanomaterial som ofta används i solskyddsprodukter. Byrån frågade en grupp på 50 forskare, forskare och akademiker i USA och Kanada för att hjälpa EPA att identifiera forskningsprioriteringar. Efter två dagar av intensiva diskussioner, gruppen kunde inte ens komma överens om standarddefinitioner, terminologi och testprotokoll, frustrerande vissa forskare som är ivriga att fokusera på toxicitet.

Trots år av sådana samråd, EPA har ännu inte agerat, säger kritiker.

"Det är inte så att EPA går långsamt, de gör bara ingenting, sa Bunger, som deltog i workshopen.

EPA-tjänstemän försvarar sin strategi, hävdar att de vill få vetenskapen rätt innan de reglerar tekniken. Federala tillsynsmyndigheter fick brett skulden för att de misslyckades med att förutse faran med asbest.

Men Fred Miller, en toxikologiexpert och en annan workshopdeltagare, sa att det är dags för EPA att gå vidare med nanoteknik.

"Det finns tillräckligt med (information) för att de ska sluta analysera, sa Miller, en konsult och tidigare Public Health Service Officer tilldelad EPA. "Vad ska byrån studera? De har inte riktigt koll än."

På samma gång, EPA hämmas av finansieringsproblem och byråkratiska konflikter, sa Miller. EPA behöver också en ny lag för att ersätta den föråldrade Toxic Substances Control Act, han sa. Lagen, gick 1976, är inte tillräckligt stark för att EPA ska kunna reglera en så snabbt utvecklande teknik, säger miljöförespråkare.

Till exempel, EPA kan inte avslöja data till statliga och lokala myndigheter om företaget anser att det är konfidentiell affärsinformation. En sådan beteckning upphör inte att gälla. EPA kan inte heller kräva att företag testar sitt nanomaterial om det inte "presenterar eller kommer att utgöra en orimlig risk."

Det regulatoriska diset har lett till blandade svar från företagens Amerika. I Minnesota, en koalition av toppföretag, Akademiska och politiska ledare arbetar för att omvandla en Seagate-fabrik på 100 miljoner dollar i Edina till ett Minnesota Center of Excellence in Nanotechnology. Och många Minnesota-företag utvecklar expertis på området.

Men Procter &Gamble, en av världens största tillverkare av konsumentprodukter, hittills ser ingen "blockbuster" nanoteknikapplikation som är värd risken.

Under tiden, kemikalietillverkaren DuPont har samarbetat med Environmental Defense Fund för att utveckla ett frivilligt ramverk för att hjälpa företag att identifiera potentiell hälsa, säkerhets- och miljörisker med nanoteknik.

Hur som helst, företag står inte inför en överhängande risk för stämningar eftersom det är svårt att koppla ett hälsotillstånd till en nanoprodukt tillverkad av ett specifikt företag, said Albert Lin, a law professor at the University of California, Davis.

"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."

Fortfarande, han sa, "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, han sa. "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.