nanosensorer og partikler: en teknologigrænse med faldgruber

author
3 minutes, 23 seconds Read

Life udviklede sig meget integrerede biologiske nanosensorer til en lang række applikationer, herunder til lagring og beregning af information, til at mærke de metaboliske aktiviteter for at sikre stabil energiforsyning samt til at føle og reagere på en bred vifte af miljømæssige stimuli og tråde. Sådanne nanosensorer omfatter antistoffer, DNA, fotokromiske systemer og mange andre, hvis funktioner og mekanismer, hvormed de ofte omdanner energi, stadig skal dechiffreres. Faktisk er mangfoldigheden i mikroorganismer, planter og dyr så enorm, at atomistisk indsigt i, hvordan disse maskiner fungerer, ikke kun er akademisk spændende, men har allerede inspireret en mangfoldighed af nye nanoskala design.

vores evne til at konstruere nanosystemer med tæt skræddersyede funktioner har gjort hurtige fremskridt, siden nanotech-værktøjer blev tilgængelige til at syntetisere, visualisere og karakterisere sådanne systemer. Mens offentligheden ofte relaterer udtrykket nanosensorer med nanopartikler, er definitionen af nanosensorer meget bredere og inkluderer alle nanodevices, der reagerer på fysiske eller kemiske stimuli og konverterer dem til detekterbare signaler. Manipulerede nanopartikler og nanosensorer er fremstillet af uorganiske eller organiske, fra syntetiske eller biologiske materialer. Deres specificitet til at undersøge miljømæssige eller biomedicinske processer kan forbedres kraftigt ved at funktionalisere dem med biomolekyler, for eksempel på måder, som molekylære genkendelseshændelser vil forårsage påviselige fysiske ændringer.

denne kommentar er en del af et særligt nummer, dedikeret til “nanosensorer”, når vi nærmer os 20 års meddelelse om , at større finansiering vil blive hældt i fremme af nanoteknologi, først af US National Nanotechnology Initiative (NNI), fulgt tæt af andre i Europa og Asien. De vigtigste løfter, der driver sådanne betydelige investeringer i udviklingen af en ny generation af nanopartikler og nanoskalasensorer, var deres forventede lave produktionsomkostninger, deres specificitet til at målrette biomolekyler, mikrobielle celler og væv samt til at detektere toksiner. Dette åbnede døren til en række medicinske applikationer, herunder transformative teknologier til overvågnings-og diagnoseudstyr til plejepunkter. Det er således en rettidig lejlighed til at gennemgå succeserne med nanopartikler og sensorer, der er skræddersyet til at tjene meget specifikke funktioner , fra medicinske applikationer til sensing af miljøet, samt at spørge, hvor og hvornår forsigtighed er berettiget .

selvom de fleste fremskridt inden for nanosensor-og nanopartikelforskning og-udvikling er betalt af finansieringsbureauer i forbindelse med tidlig påvisning og behandling af menneskelige sygdomme, gælder meget af den opnåede viden også for naturlige nanopartikler eller kan nu anvendes til at lære mere om vores miljø. Det er derved interessant at bemærke, at de verdensomspændende budgetter for agenturer, der fokuserede på nanoteknologier i forbindelse med biomedicinsk videnskab, der adresserer sygdomme, er større end dem, der er dedikeret til at analysere deres risici og beskytte vores miljø. Alligevel kan mange indsigter og udviklinger inden for Biomedicin oversættes til at tackle miljømæssige udfordringer. For eksempel gav udviklingen af nanopartikler til diagnostiske og terapeutiske anvendelser meget indsigt i de mange ordninger, hvormed nanopartikler og sensorer kan designes og furbished med specifikke funktioner, og hvordan de skal designes for at give dem mulighed for at passere store barrierer i vores kroppe som hud–, lunge–og tarmepitel eller blod-hjerne-eller blodvævsbarrieren. Der er også lært meget om farmakokinetikken af nanosystemer, når de først er påført huden, slugt, injiceret eller inhaleret . Mens nanosensorer allerede har revolutioneret ikke-medicinske applikationer, herunder byggematerialer og fødevareindustrien, samt det diagnostiske medtech-marked, dvs.brugen af sensorer til in vitro-diagnostik , har fremskridtene med at bringe nanopartikler ind i klinikken været langt langsommere end forventet. Selvom størstedelen af nanoteknologifinansieringen inden for bioengineering og medicin gik ind i tilgange til at målrette tumorvæv med nanopartikler, afslørede en grundig metaanalyse af litteraturen fra det sidste årti, at kun en lille brøkdel af de administrerede nanopartikler (< 1%) faktisk blev leveret til solide tumorer, hvad enten de var baseret på organiske eller uorganiske materialer og med kun mindre forskelle baseret på deres fysiske egenskaber .

Similar Posts

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.