Nanosensors e partículas: uma tecnologia de fronteira com armadilhas

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a Vida evoluiu altamente integrado biológica nanosensors para uma ampla gama de aplicações, inclusive para armazenar e calcular informações, de sentir as atividades metabólicas para garantir o fornecimento constante de energia, bem como para identificar e responder a uma ampla gama de estímulos ambientais e threads. Tais nanossensores incluem enzimas, anticorpos, DNA, sistemas fotocrômicos e muitos outros cujas funções e mecanismos, pelos quais muitas vezes convertem energia, ainda precisam ser decifrados. Na verdade, a diversidade encontrada em microrganismos, plantas e animais é tão grande que as percepções atomísticas sobre como essas máquinas funcionam não são apenas academicamente intrigantes, mas já inspiraram uma diversidade de novos projetos em nanoescala.

nossa capacidade para projetar nanosystems com funções firmemente costuradas fez o progresso rápido desde que as ferramentas de nanotech se tornaram disponíveis para sintetizar, visualizar e caracterizar tais sistemas. Enquanto o público frequentemente relaciona o termo nanossensores com nanopartículas, a definição de nanossensores é muito mais ampla e inclui todos os nanodispositivos que respondem a estímulos físicos ou químicos e os convertem em sinais detectáveis. Nanopartículas e nanossensores projetados foram feitos de materiais inorgânicos ou orgânicos, sintéticos ou biológicos. Sua especificidade para sondar processos ambientais ou biomédicos pode ser grandemente aumentada por funcionalizá-los com biomoléculas, por exemplo, de maneiras que os eventos de reconhecimento molecular causarão mudanças físicas detectáveis.

este comentário faz parte de uma edição especial, dedicada aos “Nanosensors” como nós aproximamos 20 anos de anunciar que o financiamento principal será derramado no avanço da nanotecnologia, primeiramente pela Iniciativa Nacional da nanotecnologia dos E. U. (NNI) , seguida pròxima por outro em Europa e em Ásia. A chave promete a condução de tais investimentos significativos para o desenvolvimento de uma nova geração de nanopartículas e escala nano sensores foi antecipadamente a baixo custo de produção, a sua especificidade para o destino de biomoléculas, microbiana células e tecidos, bem como para detectar toxinas. Isso abriu as portas para uma variedade de aplicações médicas, incluindo tecnologias transformadoras para dispositivos de monitoramento e diagnóstico de pontos de atendimento. É, portanto , uma ocasião oportuna para rever os sucessos de nanopartículas e sensores adaptados para servir funções altamente específicas, desde aplicações médicas até a detecção do ambiente, bem como perguntar onde e quando é necessária cautela .

embora a maioria dos avanços na pesquisa e desenvolvimento de nanosensores e nanopartículas tenham sido pagos por agências de financiamento no contexto da detecção precoce e tratamento de doenças humanas, grande parte do conhecimento adquirido também se aplica a nanopartículas naturais, ou agora pode ser aplicado para aprender mais sobre o nosso meio ambiente. Assim, é interessante notar que os orçamentos mundiais de agências que se concentraram em nanotecnologias no contexto das ciências biomédicas que abordam doenças são magnitudes maiores do que aquelas dedicadas a analisar seus riscos e proteger nosso meio ambiente. No entanto, muitos insights e desenvolvimentos em Biomedicina podem ser traduzidos para enfrentar os desafios ambientais. Por exemplo, o desenvolvimento de nanopartículas para o diagnóstico e aplicações terapêuticas deu muito insights sobre a infinidade de esquemas, por que as nanopartículas e os sensores podem ser concebidos e mobilados com funções específicas, e como devem ser projetados para permitir-lhes passar os principais obstáculos do nosso corpo como a pele, os pulmões e o intestino epithelia, ou o sangue do cérebro de sangue ou de tecido de barreira. Muito também foi aprendido sobre a farmacocinética dos nanossistemas, uma vez aplicados na pele, engolidos, injetados ou inalados . Embora os nanossensores já tenham revolucionado as aplicações não médicas, incluindo materiais de construção e a indústria de alimentos, bem como o mercado de medtech de diagnóstico , ou seja, o uso de sensores para diagnósticos in vitro, o progresso em trazer nanopartículas para a clínica tem sido muito mais lento do que o esperado. Mesmo que a maioria das nanotecnologias financiamento em bioengenharia e a medicina entrou em abordagens de destino tecidos tumorais com nanopartículas, uma profunda meta-análise da literatura a partir da última década, revelou que apenas uma pequena fração do administrado nanopartículas (< 1%) foram efetivamente entregues para tumores sólidos, seja com base em orgânicos ou inorgânicos materiais e com apenas pequenas diferenças com base em suas características físicas .

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