nanosensorer och partiklar: en teknologigräns med fallgropar

author
3 minutes, 45 seconds Read

livet utvecklades högt integrerade biologiska nanosensorer för ett stort antal applikationer, inklusive att lagra och beräkna information, för att känna av de metaboliska aktiviteterna för att säkerställa stadig energiförsörjning samt att känna och svara på ett brett spektrum av miljöstimuli och trådar. Sådana nanosensorer innefattar enzymer, antikroppar, DNA, fotokroma system och många andra vars funktioner och mekanismer, genom vilka de ofta omvandlar energi, fortfarande ska dechiffreras. Faktum är att mångfalden som finns i mikroorganismer, växter och djur är så stor att atomistiska insikter i hur dessa maskiner fungerar inte bara är akademiskt spännande, men har inspirerat redan en mångfald av nya nanoskala mönster.

vår förmåga att konstruera nanosystem med tätt skräddarsydda funktioner har gjort snabba framsteg sedan nanoteknikverktyg blev tillgängliga för att syntetisera, visualisera och karakterisera sådana system. Medan allmänheten relaterar ofta termen nanosensorer med nanopartiklar, är definitionen av nanosensorer mycket bredare och inkluderar alla nanodevices som svarar på fysiska eller kemiska stimuli och omvandlar dem till detekterbara signaler. Konstruerade nanopartiklar och nanosensorer har gjorts av oorganiska eller organiska, från syntetiska eller biologiska material. Deras specificitet för att sondera miljö-eller biomedicinska processer kan förbättras kraftigt genom att funktionalisera dem med biomolekyler, till exempel på sätt som molekylära igenkänningshändelser kommer att orsaka detekterbara fysiska förändringar.

denna kommentar utgör en del av en speciell fråga, dedikerad till ”nanosensorer” när vi närmar oss 20 år av att meddela att större finansiering kommer att hällas i utvecklingen av nanoteknik, först av US National Nanotechnology Initiative (NNI) , följt noga av andra i Europa och Asien. Nyckeln lovar att driva sådana viktiga investeringar i utvecklingen av en ny generation av nanopartiklar och nanoskala sensorer var deras förväntade låga kostnader i produktionen, deras specificitet för att rikta biomolekyler, mikrobiella celler och vävnader, såväl som att upptäcka toxiner. Detta öppnade dörren till en rad medicinska tillämpningar, inklusive transformativa tekniker för vårdövervaknings-och diagnosenheter. Det är således ett aktuellt tillfälle att granska framgångarna för nanopartiklar och sensorer skräddarsydda för att tjäna mycket specifika funktioner, från medicinska tillämpningar för att känna av miljön , samt att fråga var och när försiktighet är motiverad .

även om de flesta av framstegen inom nanosensor-och nanopartikelforskning och utveckling har betalats av finansieringsbyråer i samband med tidig upptäckt och behandling av mänskliga sjukdomar, gäller mycket av den uppnådda kunskapen också för naturliga nanopartiklar, eller kan nu tillämpas för att lära sig mer om vår miljö. Det är därmed intressant att notera att de globala budgetarna för byråer som fokuserade på nanoteknik i samband med biomedicinska vetenskaper som behandlar sjukdomar är storheter högre än de som är dedikerade till att analysera deras risker och för att skydda vår miljö. Ändå kan många insikter och utveckling inom biomedicin översättas till att ta itu med miljöutmaningar. Till exempel utvecklingen av nanopartiklar för diagnostiska och terapeutiska tillämpningar gav mycket insikter i den uppsjö av system genom vilka nanopartiklar och sensorer kan utformas och furbished med specifika funktioner, och hur de behöver utformas för att tillåta dem att passera stora barriärer av våra kroppar såsom hud, lunga och tarm epitel, eller blod–hjärnan eller blod–vävnad barriär. Mycket har också lärt sig om farmakokinetiken för nanosystem som en gång applicerats på huden, sväljs, injiceras eller inhaleras . Medan nanosensorer redan har revolutionerat icke-medicinska tillämpningar, inklusive byggmaterial och livsmedelsindustrin, liksom den diagnostiska medtech-marknaden, dvs användningen av sensorer för in vitro-diagnostik , har framstegen med att föra nanopartiklar in i kliniken varit mycket långsammare än väntat. Även om majoriteten av nanoteknikfinansieringen i bioengineering och medicin gick in i tillvägagångssätt för att rikta tumörvävnader med nanopartiklar, avslöjade en grundlig metaanalys av litteraturen från det senaste decenniet att endast en liten del av de administrerade nanopartiklarna (< 1%) faktiskt levererades till fasta tumörer, oavsett om de var baserade på organiska eller oorganiska material och med bara mindre skillnader baserat på deras fysiska egenskaper .

Similar Posts

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.