Buy a new FL3-22 spectrofluorometer and get a DeltaTime TCSPC upgrade for half price

There are 2 related live offers.

DeltaTime TCSPC Half Price | Horiba - DeltaTime - 20% Off | See All
Related Offers
OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0101

Få Effekt av Nanotechnology på BiomedicalVetenskaper: Granska av StrömBegrepp på Konvergens av Nanotechnology Med Biologi

Herbert Ernest och Rahul Shetty

Sänt: Mars 26th, 2005

Postat: Maj 18th 2005

Täckte Ämnen

Abstrakt begrepp

Bakgrund

Nya Utvecklingar

Teknologi Nano-DNA

Nanobiotechnology i Analys för Polymorphism för Kick-Genomgång SingelNucleotide

Nanoparticles som Biomarkers

Nanotechnology i Mätningar av Upplöst Syre

Applikation av Nanotechnology till Enzym P450

Applikation av Nanotechnology till att Iscensätta för Silkespapper

Tillväxt av Nya Organ

Molekylärt Avbilda

Summariskt

Tack till personer

Hänvisar till

Kontakten Specificerar

Två av det 21st århundradets mest lova teknologier är bioteknik och nanotechnology.

Denna vetenskap av nanoscale strukturerar avtal med skapelsen, utredningen och utilisationen av system, som är 1000 tider mindre, än delarna som används för närvarande i sätta in av microelectronics. Bioteknik handlar med metabolic bearbetar med microoraganisms. Konvergens av dessa resultat för två teknologier i tillväxt av nanobiotechnology. Denna tvärvetenskapliga kombination kan skapa många innovativt bearbetar.

Biomedicalapplikationerna av nanotechnology är riktaprodukterna av sådan konvergenser.

Emellertid iscensätter utmaningarna som vänder mot forskare och, arbetet i sätta in av nanotechnology är ganska jättelika och utomordentligt komplex i natur.

Nytto- av nanotechnology till biomedicalvetenskaper antyd skapelsen av material och apparater som planläggs för att påverka varandra med förkroppsliga på under-cell- fjäll med en kickgrad av noggrannheten. Detta kunde potentiellt översättas in i riktat cell-, och silkespapper-närmare detalj som kliniska applikationer som siktas på maximalt terapeutiskt, verkställer med mycket inskränkt, motsatt-verkställer.

Nanotechnology i biomedicalvetenskaper framlägger många revolutionära tillfällen i slagsmål mot alla sorter av cancer, hjärt- och neurodegenerative oordningar, infektion och andra sjukdomar.

Denna artikel framlägger en överblick av några av applikationerna av nanotechnology i biomedicalvetenskaper.

Nanotechnology är ett nytt område av vetenskap som gäller arbetet med material och apparater, som är på den jämna nanoscalen. Är nanometre billionth av en mäta. Det är, omkring 1/80,000 av diametern av ett människahår eller tio tider diametern av en väteatom. Det behandlar det kemiskt, och läkarundersökningrekvisitan av en vikt på molekylärt jämnar. Nanotechnology förändrar långt oss funderare, suddighetr den gränserna mellan fysik, kemi, och biologi, elimineringen av dessa ska gränser poserar många utmaningar och nya riktningar för organisationen av utbildning och forskning.

Richard som Feynmans anförande kallade ` Där är överflöd av rum som är längst ner' i 1959, betonade detta begrepp - Om vårt litet varar besvärad, för någon bekvämlighet, dela detta universum in i delar, fysik, biologi, geologi, astronomi, psykologi och så vidare - Minns att naturen inte vet det [1].

Nanobiotechnology är sammanslagningen av bioteknik och nanotechnology. Denna hybrid- disciplin kan också betyda att danandeatom--fjäll bearbetar med maskin genom att imitera eller inkorporera biologiska system på det molekylärt jämna, eller mycket litet byggande bearbetar till studien eller naturlig ändring strukturerar rekvisitaatomen vid atomen. Nanobiotechnology kan ha en kombination av den klassiska mikro-teknologin med ett molekylärt biologiskt att att närma sig. Bioteknik använder kunskapen, och tekniker av biologi som behandlar molekylärt, genetiskt och cell-, bearbetar för att framkalla produkter och servar och används i olikt sätter in från medicin till jordbruk. Konvergens är en aktivitet, eller trenden, som uppstår baserat på allmänningmaterial och kapacitet-i detta fall disciplinen, som möjliggör konvergens, är nanotechnology. De potentiella tillfällena som erbjuds av detta, har kontakt är riktigt utstående; överlappningen av biotech, nanotech och informationsteknik kommer med till förverkligande många viktiga applikationer i vetenskaperna om olika organismers beskaffenhet.

Denna teknologi förväntas för att skapa innovationer och leka en livsviktig roll i olika biomedicalapplikationer (Fig. 1), inte endast i drogleverans och genterapi, men också i molekylärt avbilda, biomarkers och biosensors. Uppsätta som mål-Närmare detalj drogterapi och metoder för tidig sortdiagnos av patologier är prioritetsforskningområdena var nanotechnology skulle lek en framstående roll [2].

AZoNano - Föra Journal över Direktanslutet av Nanotechnology - Schematisk illustration av nanotechnology som revolutionerar biomedicalvetenskaper.

Figure1. Schematisk illustration av nanotechnology som revolutionerar biomedicalvetenskaper.

MedborgareInstituten av den Vård- BioengineeringKonsortiet (BECON) rymde en symposium i 2000 berättigad ”Nanoscience och Tech

Syftet av BECON var att förhöja kommunikation mellan biomedicalforskare och iscensätter vem kommer med olika aspekter av deras expertis och kunskap till björnen på dessa problem och att göra biomedicalgemenskapen medvetnare av de dyka upp utvecklingarna i sätta in av nanotechnology. Samtalen av konferensen nu förstärks brett av dagligt erfar, ökande kapacitet att behandla individmolekylar på en nanoscale, och till sammanslutningen strukturerar biomolecules med annan nanoscale. Denna kapacitet ger tillfället för untold nytt terapeutiskt, och diagnostiska applikationer, genom att möjliggöra byggnaden av romanen, strukturerar från bottnen upp [4].

I den förutsebara framtiden ska den viktigaste kliniska applikationen av nanotechnology är antagligen i farmaceutisk utveckling. Takefördel för Dessa applikationer av den unika rekvisitan av nanoparticles som droger eller konstituent av droger eller planläggs för nya strategier till den kontrollerade frigöraren, förgiftar att uppsätta som mål och bärgning av droger med låg bioavailability [5-7].

Nanoscale polymerkapslar kan planläggas för att bryta besegrar, och frigörardroger på kontrollerat klassar, för att låta den differentiella frigöraren i bestämda miljöer, liksom ett syrligt medel och för att främja uptake i det normalasilkespapper för tumör kontra [8]. En raddaforskning fokuseras nu på att skapa nya polymrer och undersökning av specifika drog-polymer kombinationer. Nanocapsules kan synthesizeds direkt från monomers eller med hjälp av nanodeposition av preformed polymrer [9]. Nanocapsules har också formulerats från äggviteämnen och liposomes. Implantable drogleveranssystem, som framkallas ska, gör bruk av nanopores att kontrollera drogfrigöraren.

En av det nyckel- utfärdar i bio-tillgänglighet är celltransfectionen i DNA-genterapi. Strömmetoder har viktiga begränsningar, däribland riskera av ouppmärksam överföring av sjukdomen vid virus- vektorer. Detta har ledde forskare för att undersöka komplex polymer-DNA och komplex liposome-DNA för genleverans [10]. Det har också visats att pressad samman DNA i form av nanoparticles kan vara postmitotic celler för van vid transfect [11].

Illviljan riskera och begränsningarna, virus- vektorer är ett effektivt biomimetic att närma sig för att förgifta att uppsätta som mål och leverans. Tat-peptiden från människaimmunodeficiencyvirus (HIV) och andra virus- proteiner fästas till DNA, proteiner och andra material för uptake in i celler. Dessa nano-enheter efterapar handlingen av fusionproteinerna som gör virus- transfection effektiv [12, 13]. Nanotechnology har möjliggjort utvecklingen av biochips och har också en roll i grönt fabriks- (e.g biocompatibility- och biocomplexityområden). Andra applikationer inkluderar designen av avkännare för astronaut, soldater, biofluids (för bruk av DNA och av andra molekylar), befruktningen av levande lagerför in vitro, nanofiltrationen, bioprocessing` vid design' och traceability av genetiskt ändrad mat (Bordlägga 1).

Bordlägga 1 Listar av Nanotechnologyapplikationer till Biomedicalvetenskaper

Nano-Applikationer

Hänvisar till

 

Bio-Upptäckt av pathogens

15

 

Upptäckt av proteiner

16

 

att Sondera av DNA strukturerar

17

 

Iscensätta för Silkespapper

18 19

 

Värma förstörelse av tumöret (hyperthermia)

20

 

Phagokinetic studier

21

 

MRI-Kontrastförbättring

22

 

Avskiljande och purification av biomolecules och celler

23

 

Fluorescerande biologiska markörer

24 25

 

Drog- och genleverans

26 27

 

Konstgjorda celler och deras enheter

28

Design av proteiner för effektiv elektrontransport eller med mekaniska särdrag

29

Genom Att Använda doppet skriva teknologi

30 31

Bildande och tillväxt av nanostructures i bosatt biosystems (e.g vid alfalfaväxter)

32

Biosensors

33

Nanobiomotors

34-36

Biomineralization

37

Nanorobotics

14 38

Nanocomputers

39

Nanorods för vaccinationapplikationer

40

Exploratory områden för ska nanotechnology inkluderar forskning in i villkora och/eller reparerar av hjärnan och andra områden för att återvinna kognition. Den kan också fyndapplikation, i att planlägga pharmaceuticals som en fungera av tålmodiga genotypes och i att applicera kemikalieer för att stimulera produktion som en fungera av växtgenotypes. Syntesen av effektivare och mer biodegradable kemikalieer för jordbruk och produktionen av implantable avkännare kunde bistås av nanotechnology med minsta antal av blod. Använda denna teknologi bör det också vara möjligheten som framkallar metoder som använder saliva i stället för blod för upptäckten av illnesses, eller, som kan utföra, avslutar blod som testar inom en kort tidsperiod. mer Bred utfärdar inkluderar den ekonomiska molekylära medicinen, hållbart jordbruk, beskydd av biocomplexityen och att möjliggöra dyka upp teknologier.

Richard E. Smalley, vinnare av den Nobel Prisen 1996 i Kemi som meddelas i hans kongress- vittnesbörd till regeringen om den ökande medvetenheten i den vetenskapliga och tekniska gemenskapen av vårt tillträde in i en ny guldålder. att Spira intresserar i de medicinska applikationerna av nanotechnology har ledde till uppkomsten av en ny disciplin som är bekant som nanomedicine [14]. På en mer bred räckvidd är nanomedicinen det processaa av diagnostisering och att behandla och att förhindra sjukdomen och traumatisk skada, av befriande smärtar, och av den vård- bevarande och förhöjande människan, bearbetar att använda som är molekylärt, och molekylär kunskap av människokroppen. Ämna av denna granskar är att kasta mer lätt på de nya framflyttningarna och att få effekt av nanotechnology på biomedicalvetenskaper.

Nya Utvecklingar

Den Medicinska diagnosen med anslår, och den effektiva leveransen av pharmaceuticals är de medicinska områdena var nanosize partiklar har funnit praktiskapplikationer. Emellertid finns det många andra intressant förslag för bruket av nanomechanical bearbetar i sätter in av medicinsk forskning, och kliniskt öva. Sådan nanotools väntar på konstruktion och är just nu mer något liknande per fantasi. Ändå kan de är ganska användbara och blir en verklighet i den near framtiden [41].

Nanodevices i medicinska vetenskaper kunde fungera för att byta ut defekt eller felaktigt att fungera celler, liksom respirocyten som var föreslagen vid Freitas [42]. Denna konstgjorda röda blodcell är teoretiskt kapabel av att ge syre effektivare än en erythrocyte. Den kunde byta ut defekta naturliga röda celler i blodcirkulation. Primära applikationer av respirocytes kan gälla transfusable blodersättning, för födseln/neonatala problem för partisk behandling av blodbrist, och lungoordningar.

Det har anmälts att nanomachines kunde administrera droger inom en tålmodig förkroppsligar. Sådan nanoconstructions kunde leverera droger till säregen exaktare platsdanandebehandling och precisera [43]. Liknande bearbetar med maskin med specifika `-vapen kunde vara van vid tar bort hinder i det cirkulations- systemet eller i IDet och dödandet av tumörceller.

Den annan livsviktiga applikationen av nanotechnology i förhållande till medicinsk forskning och diagnostik är nanorobots. Nanorobots som fungerar i människokroppen, kunde övervaka jämnar av olika sammansättningar och antecknar informationen i det inre minnet. De kunde snabbt användas i undersökningen av ett givet silkespapper som granskar dess biochemical, biomechanical, och histometrical särdrag i mer stor specificerar. Som Precis bioteknik fördjupa spänna och effektiviteten av behandlingalternativ som är tillgängliga från nanomaterials, den ska adventen av molekylär nanotechnology utvidgar igen oerhört effektiviteten, komfort och rusar av framtida medicinsk behandling fördriver markant förminskande deras riskerar, kostar samtidigt, och invasiveness.

Skräddarsydd produktion för Biotekniktillstånd och biopharmaceuticals och biotechnological droger, många av som kräver speciala utformningteknologier till betagna drog-tillhörande problem. Sådan ha som huvudämne utmaningar för att lösa inkluderar efter: fattig solubility, inskränkt kemisk stabilitet in vitro och in - vivo efter administration (kortsluta dvs. halveringstit), fattig bioavailability och potentiellt starka biverkningar som kräver droganrikning på platsen av handlingen (uppsätta som mål) [44]. Nanoparticulate bärare har framkallats som en lösning till betagna sådan leveransproblem, dvs. konjugerar drognanocrystals, fasta lipid (SLN)nanoparticles, nanostructured lipid (NLC)bärare och lipid-drogen (LDC) nanoparticles [44]. Bärarna som anmälde av Mulleren och kollegor är passande att lösa leveransproblem med biotech droger av olik solubility. att Uppsätta som mål med dessa bärare kan realiseras av ett mycket enkelt att närma sig, den differentiella proteinadsorptionen (PathFinder® teknologi). Denna teknologi som bevisas att vara effektiv nog att ackumulera tillräckligt kickbelopp av droger i hjärnan för att ne terapeutiskt, jämnar och fullgör också ha som huvudämnekravet att förföljas av ett farmaceutiskt företag.

Quantum Pricker med nanodots av en närmare detalj färgar tros för att vara böjlig och kunde erbjuda en billigt pris, och lätt långt att avskärma ett blod ta prov för närvaroen av ett nummer av olika virus samtidigt. Den kunde också ge läkare som en fastadiagnos bearbetar för att avkänna, något att säga, närvaroen av en särskild uppsättning av proteiner som indikerar starkt starten av myocardial infarkt. På forskningen bekläda, kapaciteten samtidigt att märka på multipelbiomolecules både, och inre celler kunde låta forskare till klockan de komplexa cell- ändringarna och händelserna som var tillhörande med sjukdomen som ger värdesakledtrådar för utvecklingen av framtida pharmaceuticals och terapi (Quantum Pricka Korporation) [45].

MedborgareHjärtan, Lungen och BlodInstitutet (NHLBI) planerar för att vårda applikationen av nanotechnology till forskning och oordningar för HLBS (Hjärta, Lung, Blod och Sömn). En förfrågan för information (RFI) framkallades, med rådgivning från forskare och läkare med intresserar i nanotechnology, till kanfas att närma sig den mer breda vetenskapliga gemenskapen på till framkallning och att applicera av nanotechnology till HLBS-oordningar. En funktionsduglig Grupp som består av forskare, iscensätter, och läkare med sakkunskap över nanotechnology, nanoscience och HLBS-medicinen som möts på Februari 28th, 2003, genom att använda RFI-svaren som startpunkten för diskussioner. Den Funktionsdugliga Gruppen anförtroddes med att bedöma sätta in av nanotechnology och att föreslå väg för forskning. Den Funktionsdugliga Gruppen som varnas mot den alltför styva eller restriktiva definitionen av nanotechnology som betonar oavbruten följd av fjäll från nanoscalen till microscalen. Gruppen identifierade också områden av tillfället och utmaningar till mer ytterligare utveckling som var tillhörande med applikationen av nanosciencen och nanotechnology till den förbättrade diagnosen, behandling och förhindrandet av HLBS-oordningar. Den som väl framkallade prioriterade rekommendationer att göra applikationen av nanotechnology lättare till biologiskt ifrågasätter och förbättrade tålmodig omsorg [46].

MOTSTÅGruppen på det Walesiskt Skolar av Apotek på den Cardiff Universitetar, och andra har sett hur molecularly imprinted polymrer kunde vara medically användbara i kliniska applikationer liksom kontrollerad drogfrigörare, drogövervakningapparater, och den biologisk och antikroppreceptoren efterapar. Imprinted polymrer för Histamine och för ephedrine var (MIPs) molecularly utstuderade, som den potentiella biologiska receptoren efterapar stund som en propanolol MIP utforskades för dess bruk som en klassa som görar smal den selektiva excipienten i en transdermal kontrollerad apparat [47].

Det första konstgjorda spänning-utfärda utegångsförbud för molekylärt nanosieve fabricerades av Charles R. Martin och kollegor [48] på den Colorado Delstatsuniversiteten i 1995. Martins membran innehåller en samling av cylindriska guld- nanotubules med inre diametrar som så är lilla som 1.6nm. När tubulesna är positivt - laddat, är realitetjoner uteslutna, och endast transporteras negationjoner till och med membranet. När membranet mottar en negationspänning, endast kan realitetjoner passera. Liknande nanodevices kan sammanslutningspänning som utfärda utegångsförbud för med por för att storleksanpassa, att forma, och att ladda preciserar tvång för att uppnå kontrollerar av jontransport med viktig molekylär noggrannhet. En utomordentligt känslig jon kanaliserar kopplar biosensoren byggdes av en Australiensisk forskninggrupp [49].

Året 2003 kunde benämnas ett mycket specialt år för biomedicalforskning, därför att vi firade avslutningen av ordnande i viss följd av den hela människagenom som sammanträffade med 50na som, th årsdagen av upptäckten av DNA-dubblettspiralen strukturerar vid Watson och Cricken. I biomedicalen som avbildar, bevittnade vi också, tilldela av den Nobel Prisen i Medicin och Physiology till två banbrytarear i Magnetiskt Avbilda för Resonans, Professorn Paul Lauterbur och Herrnen Peter Mansfield. Dessa landmarkhändelser hjälpte att markera få effekt av forutvecklingen i många olika discipliner till biomedicalforskning. Hävstångsverkan och de enorma framflyttningarna i elektronik och informationsteknik har kommits med omkring av biomedicalen som avbildar forskning [50]. Tillfällena och utmaningarna i framtida biomedicalforskning ligger i inkorporeringen av kunskap som nås från molekylär biologi med kemi, fysik, att iscensätta, informationsteknik och nanotechnology för att förstå otydligheten och komplexiteten av liv och för att komma upp med nya diagnostiska och terapeutiska metoder.

Nanoparticles för Calciumphosphate framlägger ett unikt klassificerar av non-virus- vektorer, som kan serven som effektiva och alternativa DNA-bärare för riktad leverans av gener. Designen och syntesen av ultra-lågt storleksanpassar, högt monodispersed DNA dopade nanoparticles för calciumphosphate av storleksanpassar runt om 80nm i diameter har anmälts [51]. Den DNA encapsulated insidan nanoparticlen skyddas från den yttre DNasemiljön och kunde användas säkert för att överföra den encapsulated DNAEN under in vitro och in - vivo villkorar.

Applikationen av en kombination av nanomedicinen med biophotonicsen för optiskt att spåra de cell- banorna av genleveransen och den resulterande transfectionen, genom att använda nanoparticles som envirus- vektor, har visats för en tid sedan [52]. Genleveransen är ett område av betydlig aktualitet; genetiska material (DNA, RNA och oligonucleotides) har använts som molekylär medicin och levereras till specifika celltyper till endera förhindrar några oönskat genuttryck eller uttryckliga terapeutiska proteiner.

Teknologi Nano-DNA

Upptäckten av polymerasen kedjar reaktion (PCR) [53, 54] stenlade långt till en ny era av biologisk forskning. Få effekt kan vara klädde med filt inte endast i sätta in av molekylär biologi, men i förenat annat sätter in också av vetenskap. Romanen klassificerar av halv-syntetmaterialet DNA-protein konjugerar, själv-församlat oligomeric knyter kontakt att bestå av streptavidin och dubblett-strandad DNA, som kan konverteras in i brunn-definierade supramolecular nanocircles har framkallats [55, 56].

DNAen-streptavidin konjugerar är tillämpbar som modulbyggande nya immunological reagents för kvarter för tillverkning av för den ultrasensitive traceanalysen av proteiner och andra antigens med hjälp av methodology immuno-PCR [57-59]. Immuno-PCR är en kombination av noggrannheten av enbaserad immuno-analys med det exponential- driver av förstärkningen av PCR, resultera hence i en grad för 1000 veck av känsligheten som jämfört med standarda metoder för ELISA (Enzym-Anknuten immunosorbentanalys).

Själv-Församlad DNA-streptavidin konjugerar har också applicerats i sätta in av nanotechnology. Till exempel konjugerar används som modellerar system för jon-switchable nanoparticle knyter kontakt, som normal för kalibreringen för nanometre-fjäll ` mjuka materiella' för avläsande sondmicroscopy [60, 61] eller som programmerade byggande kvarter för den rationella konstruktionen av komplex biomolecular arkitektur, som kan användas som mallar för tillväxten av nanometre-fjäll oorganiska apparater [62, 63]. Covalent konjugerar av singel-strandad DNA, och streptavidin används som biomolecular adapter för immobilizationen av biotinylated macromolecules på fasta substrates till och med nucleic syrlig hybridization. Denna ` DNA-riktade immobilization' låter för vändbart, och denselektiva functionalizationen av fasta substrates med belägger med metall och halvledarenanoparticles eller, omvänt, för den DNA riktade functionalizationen av guld- nanoparticles med proteiner, liksom immunoglobulins och enzym. Fabriceringen av funktionella biometallic nanostructures från guld- nanoparticles och antikroppar appliceras, som diagnostik bearbetar i bioanalytics [64].

Efter ordnar publikationen av en kartlägga av variation i människagenom att innehålla över två miljon singelnucleotidepolymorphisms (SNPs) (Landskampen SNP Kartlägger den Funktionsdugliga Gruppen, 2001), den nästa utmaningen är utvecklingen av teknologierna som använder denna information i etteffektivt sätt. Genotyping metoder måste att vara förbättrad för att förhöjninggenomgång vid två åtminstone beställer av storlek för att möjliggöra farmaceutisk, biotechnological och akademisk forskning som avtäcker anslutningar mellan genetiska variants och sjukdomar, med följande potentiellt för utvecklingen av ny diagnostik och terapier. Nytt att närma sig till DNA-extraktion, och förstärkningen har förkortat tiderna som krävs för dessa, bearbetar understöder. Microfluidic apparater möjliggör polymorphismupptäckt till och med mycket forfragmentavskiljande genom att använda capillaryelectrophoresis och kick-kapacitet vätskechromatography, samman med blandning och transport av reagents och biomolecules i inbyggda system [65]. De grundläggande målen i utvecklingen av ett DNA-extraktion- och purificationsystem, som ska, är kompatibla med kick-genomgång SNP genotyping krav är:

·,         Frigörare av DNAEN från cellerna in i lösning utan endera det enzymatic (dvs. endonucleases) eller mekaniska (klippande) sammanbrottet av DNAEN;

·,         Borttagning av cell- skräp (e.g proteiner) som kan försvåra DNA-förstärknings- eller hybridizationanalyser;

·,         Kick-Genomgång och ekonomisk DNA tar prov förberedelsen med förenklade protokoll som förminskar numrera av involverade tillvägagångssätt;

·,         Undvikande av farliga kemiska krav så mycket som möjlighet att minimera bruk och förfogande kostar;

·,         Konsistens av både kvalitets- och antalet av DNA-avkastning bland tar prov, så att quantification är onödig, och den följande förstärkningen och/eller hybridizationen kan vara till en kickgrad av reproducibility;

·,         Ett högt effektivt processaa, att se till nog tillförsel för det jättelikt numrerar av förutsedda analyser; och

·,         En ha kontakt, som ska, möjliggör riktar att ladda av konventionellt tog prov biopsier på till systemet [65].

Det potentiellt för att nanotechnology ska bidra till forkick-genomgång SNP analys är mest tydlig med smart biochipplattformar. Utvecklingen av en elektroniskt adresserbar microarrayplattform som beskriven av Heller L. et al 2000 [66] har givit löneförhöjning till Nanogen Inc. (San Diego, Kalifornien, USA). Utmaningen av att ge en eller flera teknologiplattformar som är kapabla av SNP som avskärmer genomgång av beställa av 107 genotypes per dag ska behov att uppnås, för att låta viktiga anslutningar mellan gener och sjukdomar vara etablerade. Dessutom behöver teknologiplattformarna som också ska, att leverera ekonomier av fjäll, sådan, att kosta per genotype ska är mindre än, 0,01$ för storleken av att avskärma som är nödvändig att vara görliga. Från framkallningen snabbt sätta in av nanotechnology, bearbetar bearbetar har romanen och introducerats med det potentiellt för att ge de krävda kapaciteterna [67-69].

Skillnader av SNPs som uppstår i nära närhet till varje annan på genom, är normalt den korrelerade tack vare sammanlänkningen under det processaa av replicationen, och graden av denna korrelation benämnas sammanlänkningsdisequilibrium. Var en viktig anslutning uppstår mellan den genetiska variationen som observeras på specifika SNPs, och närvaroen av en sjukdom, kan känsliga gener identifieras. De statistiska anseenden som behövdes för att avlägsna falsk-realitet resultat, granskades av McCarthy och Hilfiker (2000) [70]. De föreslår att en linjär förhöjning tar prov in storleksanpassar är nödvändig för varje beställer av storleksförhöjning i numrera av testade markörer. Hence programmerar realitetID av en känslig gen från avskärma däribland 1 Miljon skulle SNPs kräver en minimi tar prov storleksanpassar av 1000 (dvs. en minimi av 10 SNPs9 måste att avskärmas).

Nanoparticles kan användas för både kvantitativ och kvalitativ in vitro upptäckt av tumörceller. De förhöjer upptäckten som är processaa, genom att koncentrera och att skydda en markör från degradering, för att framföra analysen känsligare. För anföra som exempel, streptavidin-täckte fluorescerande polystyrennanospheres Fluospheres® (grön fluorescence), och TransFluospheres® (röd fluorescence) applicerades i singel färgar flödescytometry för att avkänna den epidermal tillväxten för att dela upp i faktorer receptoren (EGFR) på celler A431 (epidermoid carcinomaceller för människan) [71]. Resultaten har visat att de fluorescerande nanospheresna g en känslighet av 25 tider mer än det av konjugerastreptavidin-fluoresceinen.

Nytt bearbetar kan nu framkallas, planlagt på genomskärningen av proteomicsen och nanotechnology, whereby nanoharvesting medel kan ingjutas in i cirkulationen (e.g derivatized guld- partiklar) eller in i blodsamlingsapparaterna för att agera som molekylär mops″ för ″ som den övre blötningen och förstärker de destinerade och complexed biomarkersna, som finns [72-74]. Dessa nanoparticles, med deras destinerade diagnostiska last, kan direkt querieds via samlas spectrometry för att avslöja den molekylära lowen - väga och berikade biomarkerhäften. Ultimately nytto- av några att närma sig för att avkänna sjukdomen bedömas på dess kliniskt får effekt till tålmodigt resultat och sjukdom-fri överlevnad [75]. Vad krävs urgently i studien av sjukdomar i allmänhet, är utvecklingen av biomarkers, som kan avkänna curable sjukdomar tidigare, och att inte avkänna den bättre avancerade sjukdomen.

Kontrastmedel har laddats på nanoparticles för tumördiagnos ämnar. Dekemiska särdragen (partikeln storleksanpassar, ytbehandlar laddningen, ytbehandlar att täcka, stabilitet), av nanoparticlesna låter redirectionen, och koncentrationen av markören på den specifika platsen av intresserar. Märkta colloidal partiklar kunde användas som radiodiagnostic medel. Å andra sidan är några non-märkta colloidal system redan i bruk, och några är stilla som testas som kontrastmedel i släkta diagnostillvägagångssätt liksom beräknad tomography och NMR avbilda.

Hitintills ska en studie av radionucleidebruk i diagnostiskt avbilda med nanoparticles för cancerupptäckt ännu publiceras. Emellertid som konventionella colloidal partiklar kan vara celler av organnågot liknande levern, spleenen, lungsna och benmärgen, och som närdu cirkulerar nanoparticles kan ha en compartmental localization i blodcirkulationen eller det lymphatic systemet alla dessa organ som är potentiella platser för tumörutveckling, kunde dessa colloidal system potentiellt förbättra tumördiagnos.

I framtiden kan nanoparticles, som iscensättas med specifika bindande frändskap, resuspendeds in i samlad förkroppsligar vätskor, eller kanske även injicerat direkt in i cirkulationen. Nanoparticlesna, samman med de destinerade molekylarna, kunde direkt fångas på iscensatt filtrerar och ifrågasatte direkt vid ultra med hög upplösning samlas spectrometry (e.g. Fourier Omformar JonCyclotronResonans).

Syre är en av ha som huvudämnemetabolitesna i aerobiska system, och mätningen av upplöst syre är av livsviktig betydelse i industriella och miljö- applikationer för läkarundersökningen. Nytt intressera i metoderna för att mäta upplöst syrekoncentration har fokuserats främst på optiska avkännare, tack vare deras fördelar över konventionella amperometric elektroder däri är konsumerar förgiftas de snabbare, inte syre och inte lätt [76, 77].

Optiska nanosensors för PEBBLE (sonder encapsulated av biologically lokaliserat bädda in) har framkallats för upplöst syre genom att använda organiskt ändrade nanoparticles för silikat (ormosil) som en matris. Ormosilnanoparticlesna är förberedda till och med ettbaserat processaa, som inkluderar bildandet av kärnar ur partiklar med phenyltrimethoxysilane som en precursor som följs av bildandet av ett täcka lagrar med methyltrimethoxysilane som en precursor [78]. De högt permeable strukturerar och den hydrophobic naturen av ormosilnanoparticlesna, såväl som deras lilla storleksanpassar, resulterar i ett utmärkt total- släcka svar till upplöst syre, och ett linjärt svar över helheten spänner, från 0 syre-genomdränkte -100% bevattnar. Denna PEBBLEavkännare har en högre känslighet, och mer bred längre magnetiserings- och utsläppvåglängder för linjäriteter som såväl som resulterar i förminskande bakgrund, stojar för cell- mätning. PEBBLEavkännarna är utmärkta benämner in av deras reversibility och stabilitet till att filtrera och långsiktig lagring. En realtidsövervakning av ändringar i den upplöst cellrespirationen för syre i en stängd kammare gjordes tack vare av levererade PEBBLEN för genen vapnet. Denna avkännare appliceras nu för samtidiga intracellular mätningar av syre och glukos [78].

Applikation av Nanotechnology till Enzym P450

Cytochromes P450 är högt relevant till detanalytiska området [79]. De bildar en stor familj av enzym silkespapper för gåva som som är nödvändiga till ämnesomsättningen av mest, förgiftar sammanlagt todayen i bruk som leker en livsviktig roll i den processaa drogutvecklingen och upptäckten. De agerar som katalysatorer för införingen av en av de två atomsna av en syremolekyl in i en variation av substrates (R) med den ganska breda regioselectivityen som leder till åtfölja förminskning av den annan syreatomen för att bevattna som visat i den nedanföra likställanden [29].

Flera metoder har anmälts i litteraturen för avskärma av substrateomsättningen av P450s i en kickgenomgång formaterar [80-83]. Emellertid har de all nedgångkort stavelse av att begränsas till att testa aktiviteten av enzym P450 till och med upptäckten av omvandlingen av en specifik markörsubstrate, men Tsotsou et al 2002 [84] varit kompetent att framkalla en metod som kallas alkalimetoden, som kan avkänna omsättningen av något H för NAD (P) eller anhörigenzym för NAD (+ P). Framsteg på dessa forskning beklär, och deras kombinationer ger en kraftig plattform för framtida applikationer av dessa enzym, med detalj hänvisar till till proteinsamlingteknologi.

Applikation av Nanotechnology till att Iscensätta för Silkespapper

Att iscensätta för Silkespapper baseras på skapelsen av nya silkespapper in vitro som följs av kirurgisk placering i förkroppsliga, eller stimulansen av det normala reparerar i situ genom att använda bioartificial tankeskapelser eller implantat av bosatt celler som in introduceras eller, near området av skada. Fast den angå främst med att använda människan som är materiell, endera från den tålmodig sig själv (autologous) eller från andra (allogeneic) som människakällor är materiella från andra däggdjurs- källor, också har applicerats hos människor (xenogeneic).

Medverkan av microelectronics eller nanotechnology, i att skapa ett riktigt bioartificial silkespapper eller organ, som kan ta förlägga av en, som är terminally diseased, liksom en syna, gå i ax, hjärta eller gemensamt har förutsetts. Implantable prosthetic apparater och nanoscaffolds för bruk i växa av konstgjorda organ är mål av nanotechnologyforskare. Nanoengineering av hydroxyapatite för benutbyte är rimligen avancerad [85, 86].

I framtiden kunde vi föreställa en värld var medicinska nanodevices inympas rutinmässigt eller injiceras även in i bloodstreamen för att övervaka wellness och automatiskt för att delta i reparera av system, som avviker från etablerade norms. Dessa nanobots kunde personifieras, genom att anpassa dem till den tålmodiga genotypen, och fenotypen som optimerar ingripande på det tidigast, arrangerar i jaga av sjukdomuttryck [4].

Tillväxt av Nya Organ

Nanoscale byggnad av celler kan vara fulländad vid deras programmerade replication. Signalerar överförs fram och tillbaka med anvisningen för önskad storleksanpassar och formar bildar konstruktionsplatsen. När färdiga anvisningar är färdiga, kan organen vara fullvuxna enligt de förutsättning specifikationerna.

Dessa organ kunde ha den nödvändiga DNAEN kodad för att vara kompatibla med den krävda immunological statusen för människokroppen. Detta kan förhöja integration av konstgjort strukturerar med bosatt silkespapper som framlägger mer, anslår har kontakt till biologiska system. Med fördelen i frånvaro av olik dagens donor organtransplantation för immun reaktion. I åren till kommet detta kan utföra en Quantum hoppar i ledningen av organfeloordningar.

AZoNano - Föra Journal över Direktanslutet av Nanotechnology - Grafisk framställning av nanoscalekonstruktionen och tillväxten av nya organ.

Grafisk framställning av nanoscalekonstruktionen och tillväxten av nya organ.

Molekylärt Avbilda

Nytt avbilda att närma sig genom att använda genetiskt kodat fluorescerande, och bioluminescent reporter (dvs., upplyst eller glödande ID märker), erbjuder avslöjande inblickar till uppehället förkroppsligar som aldrig observerat för. Information förutsatt att av dessa reporter kan vara van vid förhöjer vår överenskommelse av människabiologi, och utvecklingen av terapeutiskt att närma sig för många sjukdomar, inklusive för infektion, neurodegenerative och kardiovaskulär sjukdom för cancer.

Förutom framsteg som göras så långt med molekylära medel, ställer ut branschledare, också evolving snabbt avbilda teknologier som låter forskare beskåda organismer på det molekylära jämnt (Bordlägga 2).

Bordlägga 2. Senast produkter i Molekylärt Avbilda och tillhörande producerande Företag

Känd Produkt

Företag (ies)

 

Hybrid- avbilda system för SPECT/CT

Philips Medicinska System/Siemens LäkarundersökningLösningar

 

GFAP-luc (glial fibrillary syrligt protein)

Xenon

 

Ultrasounden bubblar

Schering AG

 

NeuroSpec™ (radiodiagnostic medel)

Tyco Sjukvård/Mallinckrodt Inc.

 

undersök Locusen Ultra (systemet)

GE Läkarundersökningsystem

Definity® eller Sonolysis™ (nanosurgeryen)

ImaRx

·,         Om systemtillfångatagande för SPECT/CT bearbetar hybrid- funktionell information både på molekylärt och cell- (tillväxt och aktivitet) och anatomical specificerar (storleksanpassa och forma), av ett riktat molekylärt strukturerar snabbare, effektivt och klart än standarda avbilda apparater. Avbildar erhållande från dessa system kan hjälpa med forIDet av tumör, anslår analys av behandling, uppsätta som mål följer leveransen av riktad terapi som exakt ska förstöras, celler och bedömer upp till behandlingeffektivitet.

·,         Xenon framlade dess nyare ljusa producerande transgenic djur modellerar (GFAP-luc) under Samhället för Molekylär Kopierings 3rd Årsmöte. Detta modellerar kan bevisa att vara ett viktigt modellerar för att spåra skada och reparerar i kroniskt neurological villkorar liksom posta-ischemic slår eller Parkinsons sjukdom.

·,         Ett ultrasoundkontrastmedel göras av mycket liten ”microbubbles″ som sprider lätt och låter clinicianen se vilken del av hjärtamuskeln fungerar dåligt. Känsligheten och böjligheten av ultrasounden gör det den känsligaste metoden av att avbilda microbubbles, därför att den avbryter mönstra och producerar avsiktligt ett mycket starkt, och den högt karakteristiska transienten verkställer. Till exempel,

·,         Definity® som annars är bekant som Sonolysis™, är gasa-fyllda microbubbles för nya terapeutiska applikationer. För att upplösa kärl- blodpropp, administreras microbubbles intravenously till en tålmodig, eller injicerat lokalt in i ett specifikt kärl- strukturera liksom ett kärl- kneg. Ultrasounden appliceras externt (eller kan appliceras internt via catheteren), över området av blodproppen för att ge lokaliserad uppsätta som mål handling. Som microbubblesna perfuse koaguleringen, agerar de som micromechanical apparater var ultrasounden pulserar bubblar och vredesutbrott bubblar i ultrasounden sätter in och att leda till blodproppupplösning. Den Sonolysis nanosurgeryen är lokalt uppsätta som mål nanoinvasive terapi för behandling av kärl- blodpropp. Jämfört med alternativa terapier för behandling av blodpropp, har råd med sonolysisen de potentiella meriterna av att vara mindre invasive än mekanisk thrombectomy och snabbare, än konventionell drogterapi med mindre riskera av blödning.

·,         NeutroSpec™ är ett radiodiagnostic medel som märker vitblodceller och myeloid precursors utan behovet för borttagning och beträffande-injektion av blod in i tålmodig. Denna ny produkt är för tålmodig med tvetydigt tecken av appendicit som är fem-år-gammalt och övre. NeutroSpec gör också visualizationen av lättare avbildar frambragt via gammakamera låta läkare till lokaliserar snabbt och lätt platserna av infektion som avlägsnar därmed tidfördröjningar och/eller, riskerar normalt anslutit med alternativt märka för vitblodcell bearbetar.

·,         undersök Locusen är Ultra ett förstklassigt volymetriskt CT-system som är kapabelt av quantitating av fysiologiska mätningar och av utarbetad anatomi av silkespapper, tumör och organperfusion. Locusen utför Ultra också avbildar förvärvet på klassa av enunderstödja och att möjliggöra dynamiskt avbilda.

Summariskt

Det tvärvetenskapligt sätter in av nanotechnologys applikation för upptäckt av nya molekylar, och behandling de tillgängliga naturligt kunde vara blända i dess potentiellt att förbättra sjukvård. Sidoeffekterna av nanobiotechnology kunde användas över alla länder av världen.

I framtiden kunde vi föreställa en värld var medicinska nanodevices inympas rutinmässigt eller även injicerat in i bloodstreamen för att övervaka vård- och automatiskt för att delta i reparera av system, som avviker från det normala mönstra. Den fortsatte befordran i sätta in av biomedicalnanotechnology är etableringen, och samarbete av forskninggrupper i kompletterande sätter in. Sådan samarbeten måste att underhållas inte endast på specialty sätter in jämnt, men internationellt som väl. Den lyckade utvecklingen och genomförandet av landskampsamarbeten vårdar ett globalt perspektiv på forskning och kommer med tillsammans gynnar till mankind i allmänhet. Emellertid vänder mot nanotechnology i medicin jättelika tekniska fördröjningar för häckar däri long, och talrika fel är ofrånkomliga. Jämväl bör den inte tas för beviljade farorna och negationföljderna av nanobiotechnology, när det appliceras i krig, i, räcker av terrorister och katastrofer som är tillhörande med dess applikation i energiutveckling, när och wherever den slår, eller riskerar tillhörande med nanoparticles i blodcirkulation. Det bör uppskattas att nanotechnology inte är i honom en singel som dyker upp vetenskaplig disciplin men ett möte pekar ganska av traditionella vetenskaper lik kemi, fysik, biologi och materialvetenskap för att komma med tillsammans den krävda kollektiva kunskapen och sakkunskapen som krävs för utvecklingen av dessa nya teknologier.

Tack till personer

Författarna önskar till uttryckligt deras tacksamhet till Prof.en Grabben M. Tremblay, och Dr. Jakob Bonlokke för deras kritiskt granskar av manuskript, och hjälpsamma förslag och också Ms Cecile Bilodeau, den audivisuella avdelningen för att planlägga Figurerar 1.

Hänvisar till

     Richard Feynman, ”Lätt Sex Lappar”, den Addison-Wesley Puben. Co., 1963.

     Sahoo K.S. och Labhasetwar V. ”Nanotech Att närma sig för att Förgifta Leverans och att Avbilda”, DDT Vol. 8, Nr. 24, 1112-1120, 2003.

     BECON Nanoscience och NanotechnologySymposiumen Anmäler, Juni (2000). MedborgareInstitut av den Vård- BioengineeringKonsortiet, 2000. MedborgareInstitut av den Vård- webbplatsen som tas fram Mars 20th, 2005.

     Träl Nanotechnology och Medicin för J.H. ”. Radiologi”, Vol. 230(2) 315-318, 2004.

     Roy I., Ohulchanskyy T.Y., Pudavar H.E., o.a., ”Keramisk-Baserat Nanoparticles Snärja Bevattnar - olösliga Photosensitizing Anticancer Droger: Ett Nytt Drog-Bärare System för Photodynamic Terapi”, J. Förmiddag. Chem. Soc., 125, 7860-7865, 2003.

     BriggerI.

     Crommelin D.J., Stormen G., Jiskoot W., Stenekes R., Mastrobattista E. och Hennink W.E., ”Nanotechnological Att närma sig för Leveransen av Macromolecules”, J. Kontrollera Frigöra, 87,81-88, 2003.

     Na K. och Bae Y.H., ”Själv-Församlad Hydrogel Nanoparticles som är Svars- till Tumöret Extracellular Ph Från den PullulanDerivatan/Sulphonamiden, Konjugerar: Karakteriseringen, Aggregation och Adriamycin Frigör In vitro”, Pharm. Res., 19,681-683, 2002.

     Couvreur P., Barratt G., Fattal E., Legrand P. och Vauthier C., ”Nanocapsule nology: En Granska”, Crit. Rev. Ther. Drog. BärareSystem., 19, 99-134, 2002.

, 1999

Santiago

, 1992.

A.K., Hängd C.F., Kim T.W., Wu T.C., Searson P.C. och Leong K.W., ”Mång--Del- Nanorods för VaccinationApplikationer”, Nanotechnology, 16, 484-487, 2005.

nology och Lipid Nanoparticles”, J. Biotechnol., 113, 151-170, 2004.

och Ferrari M., ”, Rekommendationer av MedborgareHjärtan, Lungen och den Funktionsdugliga Gruppen för BlodInstitutNanotechnology”, Cirkulation, 108, 2737-2742, 2003.

PanditS.D.

Upptäckt av rViscuminen i Plasma Tar Prov vid Immunio-PCR”, Biochem. Biophys. Res. Commun., 300, 757-763, 2003.

En RealtidsAnalys Immuno-PCR för den Ultrasensitive Quantificationen av Proteiner som Är Passande för Rutinmässig Diagnostik”, Biochem. Biophys. Res. Commun., 308, 240-250, 2003.

högkvalitativt Kartlägga av detProtein Komplex vid Dynamisk ScanningStyrkaMicroscopy”, Chem. Phys. Chem., 2, 384-388, 2001.

Den Dynamiska Studien för ScanningStyrkaMicroscopy av Själv-Församlade DNA-Protein Oligomers”, Applicerar. Phys. 74, 447-452, 2002.

Nanotechnology. Bearbetar för det Biomolecular Iscensätter”, Vetenskap, 297, 62-63, 2002.

Ordna-Närmare detalj Molekylär Lithography på SingelDNA-Molekylar”,

, ”Kliniska Proteomics: Applikationer för Upptäckt och Upptäckt för ProstataCancerBiomarker”, Rikta-Urologic Oncology för Vetenskap: Seminarier och OriginalUtredningar, 22 (4), 322-328, 2004.

En RealtidsRatiometric Metod för Beslutsamheten av inre Bosatt Celler för Molekylärt Syre genom Att Använda Solenoid-Gel-Baserade Sfäriska Optiska Nanosensors med Applikationer för att Tjalla Gliomaen C6

Att Anpassa av Solenoid-Gelen Filmar för Optisk Avkänning av Syre Gasar in, och Aqueous Arrangera Gradvis”,

, 71-104, 2001.

, Schmidt Dannert C., Schmitt J. och Schmid R.D., ”En Fortlöpande Spectrophotometric Analys för P450 Bm3, Ett Hydroxylating Enzym och Dess Mutant F87A för Fettsyra” som är Anala. Biochem., 269, 359-366, 1999.

Kontakten Specificerar

Ernest Herbert

Avdelning av
Centrera

Sjukhus

2725 Chemin

Quebec City

Quebec

Kanada

E-post: Ernest.Herbert@crhl.ulaval.ca

Telefon. +1 (418) 656-8711, ext 2653

Fax. +1 (418) 656-4509

Rahul Shetty (Motsvarande Författare)

Avdelning av Hjärt- Kirurgi

Sjukhus

2725 Chemin

Quebec City

Quebec

Kanada

E-post: Rahul.Shetty@crhl.ulaval.ca

Telefon. +1 (418) 656-8711, ext 2653

Fax. +1 (418) 656-4509

Date Added: May 19, 2005 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 01:51

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit