Nanosensorit ja hiukkaset: teknologian raja, jolla on sudenkuoppia

author
2 minutes, 45 seconds Read

elämä kehittyi erittäin integroiduiksi biologisiksi nanosensoreiksi monenlaisiin sovelluksiin, mukaan lukien tietojen tallentamiseen ja laskemiseen, metabolisten toimintojen aistimiseen tasaisen energiansaannin varmistamiseksi sekä monenlaisten ympäristöärsykkeiden ja-säikeiden aistimiseen ja reagoimiseen. Tällaisia nanosensoreita ovat entsyymit, vasta-aineet, DNA, fotokromiset järjestelmät ja monet muut, joiden toimintoja ja mekanismeja, joilla ne usein muuntavat energiaa, on vielä tulkittava. Itse asiassa mikro-organismeissa, kasveissa ja eläimissä esiintyvä monimuotoisuus on niin valtava, että atomistiset käsitykset siitä, miten nämä koneet toimivat, eivät ole vain akateemisesti kiehtovia, vaan ne ovat innoittaneet jo monia uusia nanokokoisia malleja.

kykymme suunnitella nanojärjestelmiä tiukasti räätälöidyillä toiminnoilla on kehittynyt nopeasti sen jälkeen, kun nanotekniset työkalut tulivat saataville tällaisten järjestelmien syntetisointiin, visualisointiin ja luonnehtimiseen. Vaikka yleisö usein liittää nanosensorit nanohiukkasiin, nanosensorien määritelmä on paljon laajempi ja sisältää kaikki nanolaitteet, jotka reagoivat fysikaalisiin tai kemiallisiin ärsykkeisiin ja muuntavat ne havaittaviksi signaaleiksi. Suunnitellut nanohiukkaset ja nanosensorit on valmistettu epäorgaanisista tai orgaanisista, synteettisistä tai biologisista materiaaleista. Niiden spesifisyyttä ympäristön tai biolääketieteen prosesseihin voidaan parantaa huomattavasti funktionalisoimalla niitä biomolekyyleillä, esimerkiksi siten, että molekyylitunnistustapahtumat aiheuttavat havaittavia fyysisiä muutoksia.

tämä selostus on osa erikoisnumeroa, joka on omistettu ”Nanosensoreille”, kun lähestymme 20 vuotta ja ilmoitamme , että nanoteknologian edistämiseen suunnataan merkittävää rahoitusta ensin Yhdysvaltain kansallisen Nanoteknologiaaloitteen (nni) kautta, jota seuraavat tiiviisti muut Euroopan ja Aasian maat. Tärkeimmät lupaukset, jotka ajoivat merkittäviä investointeja uuden sukupolven nanohiukkasten ja nanoasteikon antureiden kehittämiseen, olivat niiden odotettu Alhainen tuotantokustannus, niiden spesifisyys biomolekyylien, mikrobisolujen ja kudosten kohdentamiseen sekä toksiinien havaitsemiseen. Tämä avasi oven useille lääketieteellisille sovelluksille, mukaan lukien transformatiiviset teknologiat hoitopisteiden monitorointiin ja diagnostiikkaan tarkoitetuille laitteille. Se on siten ajankohtainen tilaisuus tarkastella nanohiukkasten ja sensorien onnistumisia, jotka on räätälöity erittäin erityisiä toimintoja varten lääketieteellisistä sovelluksista ympäristön aistimiseen, sekä kysyä, missä ja milloin varovaisuus on tarpeen .

vaikka rahoittajat ovat maksaneet suurimman osan nanosensori-ja nanohiukkastutkimuksessa ja-kehityksessä saavutetuista edistysaskeleista ihmisten sairauksien varhaisen havaitsemisen ja hoidon yhteydessä, suuri osa saadusta tiedosta koskee myös luonnollisia nanohiukkasia tai sitä voidaan nyt soveltaa ympäristömme lisätietojen hankkimiseen. Siksi on mielenkiintoista huomata, että sellaisten virastojen maailmanlaajuiset talousarviot, jotka ovat keskittyneet nanoteknologiaan tauteja käsittelevien biolääketieteellisten tieteiden yhteydessä, ovat suuruusluokaltaan suurempia kuin niiden talousarviot, jotka on omistettu niiden riskien analysoimiseen ja ympäristömme suojelemiseen. Monet biolääketieteen oivallukset ja kehitysaskeleet voidaan kuitenkin kääntää ympäristöhaasteisiin vastaamiseksi. Esimerkiksi nanohiukkasten kehittäminen diagnostisiin ja terapeuttisiin sovelluksiin antoi paljon tietoa lukuisista järjestelmistä, joiden avulla nanohiukkaset ja–anturit voidaan suunnitella ja varustaa erityisillä toiminnoilla, ja siitä, miten ne on suunniteltava niin, että ne läpäisevät kehomme tärkeimmät esteet, kuten ihon, keuhkojen ja suoliston epiteelin tai veri–aivo-tai verikudosesteen. Paljon on myös opittu nanosysteemien farmakokinetiikasta, kun niitä levitetään iholle, niellään, injektoidaan tai hengitetään . Nanosensorit ovat jo mullistaneet ei-lääketieteelliset sovellukset, mukaan lukien Rakennusmateriaalit ja elintarviketeollisuus, sekä diagnostisen medtechin markkinat eli antureiden käyttö in vitro-diagnostiikassa, mutta nanohiukkasten tuominen klinikalle on edistynyt huomattavasti odotettua hitaammin. Vaikka suurin osa nanoteknologian rahoituksesta biotekniikan ja lääketieteen alalla kohdistui nanohiukkasten kohdentamiseen kasvainkudoksiin, viime vuosikymmenen kirjallisuudessa tehty perusteellinen meta-analyysi paljasti, että vain pieni osa annetuista nanohiukkasista (< 1%) toimitettiin kiinteisiin kasvaimiin, perustuivatpa ne orgaanisiin tai epäorgaanisiin materiaaleihin ja niiden fyysisiin ominaisuuksiin perustuvilla vain pienillä eroilla .

Similar Posts

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.