Nanoteknikens inverkan på biomedicin: översyn av nuvarande begrepp om konvergens av Nanote

Herbert Ernest och Rahul Shetty

Inlagd: 26 mars ^th, 2005

Postat: 18 ^{maj: e} 2005

Ämnen som tas upp

Abstrakt

Bakgrund

Den senaste utvecklingen

Nano-DNA-teknik

Nanobioteknik i high-throughput Single Nucleotide Polymorphism Analys

Nanopartiklar som biomarkörer

Nanoteknik i mätningar av löst syre

Tillämpning av nanoteknik P450-enzymer

Tillämpning av nanoteknik Tissue Engineering

Tillväxt av nya organ

Molecular Imaging

Sammanfattning

Tack

Referenser

Kontaktuppgifter

Abstrakt

Två av 21: a århundradet mest lovande tekniker är bioteknik och nanoteknik.

Denna vetenskap nanoskala strukturer handlar om skapande, utredning och användning av system som är 1000 gånger mindre än de komponenter som för närvarande används inom mikroelektronik. Bioteknik handlar metabola processen med microoraganisms. Konvergensen mellan dessa två tekniker resulterar i tillväxt av nanobioteknik. Detta tvärvetenskapliga tillsammans kan skapa många innovativa verktyg.

Den biomedicinska tillämpningar av nanoteknik är direkta produkter av sådana konvergens.

Men de utmaningar som forskare och ingenjörer som arbetar inom området nanoteknik är ganska stora och utomordentligt komplexa till sin natur.

Nyttan av nanoteknik till biomedicinsk vetenskap innebär skapandet av material och utrustning avsedd att samverka med kroppen på sub-cellulära skalor med en hög grad av specificitet. Detta kan potentiellt översättas till riktade celler och vävnad-specifika kliniska tillämpningar som syftar till att maximal terapeutisk effekt med mycket begränsade negativa effekter.

Nanoteknik inom biomedicinsk vetenskap innebär många revolutionära möjligheter i kampen mot alla former av cancer, hjärt-och neurodegenerativa sjukdomar, infektioner och andra sjukdomar.

Denna artikel presenterar en översikt av några av de tillämpningar av nanoteknik i biomedicinsk vetenskap.

Bakgrund

Nanoteknik är ett nytt område för vetenskap som innebär att arbeta med material och enheter som är på nanonivå nivå. En nanometer är miljarddel av en meter. Det är, ca 1 / 80, 000 av diametern på ett mänskligt hårstrå, eller tio gånger diametern av en väteatom. Det manipulerar de kemiska och fysikaliska egenskaper ett ämne på molekylär nivå. Nanoteknologi förändrar hur vi tänker, suddar man ut gränserna mellan fysik, kemi och biologi, eliminering av dessa gränser kommer att innebära många utmaningar och nya riktningar för organisationen av utbildning och forskning.

Richard Feynman tal kallas "Det finns gott om plats på botten" år 1959 betonade detta koncept - Om våra små sinnen, för en del bekvämlighet, dela detta universum i delar, fysik, biologi, geologi, astronomi, psykologi och så vidare - Kom ihåg att naturen vet inte det [1].

Nanobioteknik är sammanslagning av bioteknik och nanoteknik. Denna hybrid disciplin kan också betyda att göra atomär skala maskiner genom att imitera eller innehåller biologiska system på molekylär nivå, eller bygga små verktyg för att studera eller förändra naturliga struktur egenskaper atom för atom. Nanobioteknik kan ha en kombination av den klassiska mikro-teknik med en molekylärbiologisk metod. Bioteknik använder kunskap och metoder i biologi för att manipulera molekylära, genetiska och cellulära processer för att utveckla produkter och tjänster, och används inom olika områden från medicin till jordbruk. Konvergens är en aktivitet eller utveckling som sker på grundval av gemensamma material och kapacitet i det här fallet den disciplin som gör att konvergens är nanoteknik. De potentiella möjligheter som detta gränssnitt är enastående, överlappningen av bioteknik, nanoteknik och informationsteknik är att få till stånd många viktiga tillämpningar inom biovetenskap.

Denna teknik förväntas skapa innovationer och spelar en viktig roll i olika biomedicinska tillämpningar (Figur 1), inte bara inom drug delivery och genterapi, men även i molekylär bildanalys, biomarkörer och biosensorer. Målspecifik läkemedelsterapi och metoder för tidig diagnos av sjukdomar är de prioriterade forskningsområden där nanoteknik kommer att spela en framträdande roll [2].

Figur 1. Schematisk illustration av nanoteknik revolutionera biomedicinsk vetenskap.

National Institutes of Health Bioengineering Consortium (Bécon) höll ett symposium i 2000 med titeln "Nanovetenskap och Tech teknik: Forma biomedicinsk forskning "[3]. Åtta områden av nanovetenskap och nanoteknik togs upp på konferensen och tros vara den mest relevanta till forskning inom biomedicin. Dessa områden ingår syntes och användning av nanostrukturer, tillämpningar av nanoteknik för att terapi, biomimetiska och biologiska nanostrukturer, elektroniska-biologi-gränssnitt, anordningar för tidig upptäckt av sjukdomen, verktyg för studier av enstaka molekyler, nanoteknik och tissue engineering.

Syftet med Bécon var att förbättra kommunikationen mellan biomedicinska forskare och ingenjörer som tar med olika aspekter av sina färdigheter och kunskaper att bära på dessa problem och att göra det biomedicinska samhället mer medvetna om den framväxande utvecklingen inom området nanoteknik. Överläggningar konferensen är nu allmänt förstärks av dag till dag erfarenhet, ökande förmåga att manipulera enskilda molekyler på en nanoskala och att kombinera biomolekyler med andra nanoskala strukturer. Denna förmåga ger möjlighet till otaliga nya terapeutiska och diagnostiska tillämpningar genom att möjliggöra byggandet av nya strukturer från botten och upp [4].

Inom en överskådlig framtid kommer den viktigaste kliniska tillämpningen av nanoteknik är förmodligen i läkemedelsutveckling. Dessa applikationer utnyttjar de unika egenskaperna hos nanopartiklar som läkemedel eller beståndsdelar av droger eller är avsedda för nya strategier för kontrollerad frisättning, drog inriktning och bärgning av läkemedel med låg biotillgänglighet [5-7].

Nanonivå polymer kapslar kan utformas för att bryta ner och släppa droger vid kontrollerad priser, för att möjliggöra differential release i vissa miljöer, som ett surt medium, och för att främja upptag i tumörer jämfört med normal vävnad [8]. Mycket forskning är nu inriktad på att skapa nya polymerer och utforska specifika narkotikarelaterade polymer kombinationer. Nanocapsules kan syntetiseras direkt från monomerer eller genom nanodeposition av förformade polymerer [9]. Nanocapsules har också formulerats från albumin och liposomer. Implanterbara drug delivery system som utvecklas kommer att utnyttja nanopores att styra läkemedelsdosering.

En av de viktigaste frågorna i biotillgänglighet är cell transfektion i DNA genterapi. Nuvarande metoder har betydande begränsningar, inklusive risken för oavsiktlig överföring av sjukdom genom virala vektorer. Detta har lett forskare att utforska polymer-DNA-komplex och liposominkapslat DNA-komplex för genterapi leverans [10]. Det har också visat sig att kompakteras DNA i form av nanopartiklar kan användas för att transfektera postmitotic celler [11].

Trots risken och begränsningar, virala vektorer är ett effektivt biomimetiska inställning till droger inriktning och leverans. TAT peptid av humant immunbristvirus (HIV) och andra virala proteiner är under knutna till DNA, proteiner och andra material för upptag i celler. Dessa nano-komponenter efterlikna agerande fusionsproteiner som gör viral transfektion effektiva [12, 13]. Nanotekniken har också möjliggjort utvecklingen av biochip och har en roll i grönt tillverkning (e. g biokompatibilitet och områden biokomplexitet). Andra användningsområden är utformningen av sensorer för astronauter, soldater, biofluids (för hantering av DNA och andra molekyler), in vitro-fertilisering av levande lager, nanofiltrering, biobehandling "by design" och spårbarhet av genetiskt modifierade livsmedel (tabell 1).

Bord 1 . Lista över Nanoteknik ansökningar till biomedicinska

Förberedande områden för nanoteknik kommer att omfatta forskning om tillstånd och / eller reparation av hjärnan och andra områden för att återfå kognition. Det kan också tillämpas i utformningen av läkemedel som funktion av patientens genotyper och vid tillämpning av kemikalier för att stimulera produktionen som en funktion av växt genotyper. Syntesen av mer effektiva och biologiskt nedbrytbara kemikalier för jordbruket och produktionen av implanterbara detektorer skulle vara hjälpt av nanoteknik med minimala mängder av blod. Använda denna teknik bör det även vara möjligt att utveckla metoder för att använda saliv istället för blod för upptäckt av sjukdomar eller som kan utföra kompletta blodprov inom en kort tidsperiod. Bredare frågor är ekonomisk molekylär medicin, hållbart jordbruk, bevarande av biokomplexitet och möjliggör ny teknik.

Richard E. Smalley, vinnare av 1996 års Nobelpris i kemi tillkännages i hans kongress vittnesbörd USA regeringen om att öka medvetenheten i vetenskapliga och tekniska samfundet i vårt inträde i en ny guldålder. Spirande intresse för medicinska tillämpningar av nanoteknik har lett till framväxten av en ny disciplin som kallas nanomedicin [14]. På en större räckvidd, är nanomedicin processen att diagnostisera, behandla, förebygga sjukdomar och traumatiska skador, att lindra smärta och av att bevara och förbättra människors hälsa, med hjälp av molekylära verktyg och molekylära kunskapen om den mänskliga kroppen. Syftet med översynen är att kasta mer ljus över de senaste framstegen och nanoteknikens inverkan på biomedicinska vetenskaper.

Den senaste utvecklingen

Medicinsk diagnostik med lämplig och effektiv leverans av läkemedel är de medicinska områden där nanostorlek partiklar har funnit praktiska tillämpningar. Men det finns många andra intressanta förslag för användning av nanomechanical verktyg inom medicinsk forskning och klinisk praxis. Sådana nanotools väntar konstruktion, och för närvarande är mer som en fantasi. Ändå kan de vara ganska bra, och bli en verklighet inom en snar framtid [41].

Nanomaskiner i medicinsk vetenskap skulle kunna fungera att byta ut defekta eller felaktigt fungerande celler, exempelvis respirocyte föreslagit Freitas [42]. Denna konstgjorda röda blodkroppar är teoretiskt kan ge syre mer effektivt än en erytrocyt. Det skulle kunna ersätta defekta naturliga röda blodkroppar i blodcirkulationen. Primära applikationer av respirocytes kan innebära transfusable blod substitution, partiell behandling av anemi, prenatal / neonatala problem och störningar lunga.

Det har rapporterats att nanomaskiner kunde administrera läkemedel i en patients kropp. Sådana nanoconstructions kunde leverera läkemedel till märkliga platser att göra behandlingen mer exakt och precis [43]. Liknande maskiner med specifika vapen "kan användas för att avlägsna hinder i cirkulationssystemet eller i att identifiera och döda tumörceller.

Den andra viktiga tillämpningen av nanoteknik i samband med medicinsk forskning och diagnostik är nanorobotar. Nanorobotar, som verkar i den mänskliga kroppen, kan övervaka halter av olika föreningar och registrera informationen i det interna minnet. De kunde snabbt som används vid undersökning av en viss vävnad, lantmäteri dess biokemiska, biomekaniska och histometrical funktioner mer i detalj. Precis som bioteknik utökar och effekt av behandling tillgängliga från nanomaterial kommer tillkomsten av molekylär nanoteknik igen expandera enormt effektivitet, komfort och snabbhet av framtida medicinska behandlingar medan samtidigt avsevärt minskar deras risk, kostnad och invasiv.

Bioteknik möjliggör skräddarsydda produktion och proteinläkemedel och biotekniska läkemedel, många av som kräver särskild formulering tekniker för att övervinna narkotika-relaterade problem. Sådana stora utmaningar att lösa bland annat följande: dålig löslighet, begränsad kemisk stabilitet in vitro och in vivo efter administrering (dvs. kort halveringstid), dålig biotillgänglighet och potentiellt starka biverkningar som kräver läkemedel anrikning på platsen för åtgärden (inriktning) [ 44]. Nanoparticulate bärare har utvecklats som en lösning för att övervinna sådana leveransproblem, dvs läkemedel nanokristaller, fast lipid nanopartiklar (SLN), nanostrukturerade bärare lipid (NLC) och lipid-drogkonjugat (LDC) nanopartiklar [44]. Transportörerna som rapporterats av Muller och kollegor är lämpliga för att lösa leveransproblem med Biotech droger av olika löslighet. Inriktning med dessa lufttrafikföretag kan realiseras genom en mycket enkel metod, differentialen proteinadsorption (PathFinder ®-teknik). Denna teknik visade sig vara tillräckligt effektiv för att samla tillräckligt höga mängder narkotika i hjärnan för att nå terapeutiska nivåer och även uppfylla de stora krav som skall uppnås med ett läkemedelsföretag.

Quantum Dot med nanodots av en viss färg tros vara flexibel och kunna erbjuda ett billigt och enkelt sätt att skärmen ett blodprov för förekomst av ett antal olika virus på samma gång. Det kan också ge läkarna en snabb diagnos verktyg för att upptäcka, säg, förekomsten av en särskild uppsättning av proteiner som starkt indikerar uppkomsten av hjärtinfarkt. På forskningsfronten, kunde förmågan att samtidigt märka flera biomolekyler både på och inuti celler tillåta forskare att titta på komplexa cellulära förändringar och händelser i samband med sjukdom, som ger värdefulla ledtrådar för utveckling av framtida läkemedel och terapier (Quantum Dot Corporation) [45 ].

The National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) planer på att främja användningen av nanoteknik HLBS (hjärta, lungor, blod och viloläge) forskning och störningar. En begäran om information (RFI) har utvecklats med råd från forskare och läkare med intresse inom nanoteknik, till arbetsytan hela det vetenskapliga samfundet om tillvägagångssätt för att utveckla och tillämpa nanoteknologi för att HLBS sjukdomar. En arbetsgrupp bestående av vetenskapsmän, ingenjörer och läkare med expertis inom nanoteknik, nanovetenskap och HLBS medicin möttes den 28 februari ^th, 2003, med hjälp av RFI svar som utgångspunkt för diskussioner. Arbetsgruppen fick i uppdrag att bedöma området nanoteknik och föreslå vägar för forskning. Arbetsgruppen varnade för alltför rigida eller begränsande definition av nanoteknik, med betoning på kontinuum av skalan från nanoskala till mikroskala. Gruppen har också identifierat områden möjligheter och utmaningar för vidare utveckling i samband med tillämpningen av nanovetenskap och nanoteknik för att förbättra diagnostik, behandling och förebyggande av HLBS sjukdomar. Den som väl utvecklad prioriterade rekommendationer för att underlätta tillämpningen av nanoteknik för biologiska frågor och förbättrad patientvård [46].

RESIST Group vid den walesiska School of Pharmacy vid Cardiff University och andra har tittat på hur molekylärt präglade polymerer kan vara medicinskt användbara i kliniska tillämpningar såsom kontrollerad läkemedelsdosering, drog enheter övervakning och biologiska och antikroppar härmar receptorn. Histamin och efedrin molekylärt präglade polymerer (MIPs) har studerats som potentiella biologiska receptor härmar medan en propranolol MIP undersöktes för dess användning som en kurs dämpning selektiv hjälpämne i ett transdermalt kontrollerad enhet [47].

Den första konstgjorda spänningskänsliga molekylära nanosieve var fabricerade av Charles R. Martin och medarbetare [48] vid Colorado Staten Universitet 1995. Martins membran innehåller en array med cylindriska guld nanotubules med innerdiametrar så små som 1.6nm. När tubuli är positivt laddade, är positiva joner utesluts och endast negativa joner transporteras genom membranet. När membranet får en negativ spänning, kan bara positiva joner passera. Liknande nanomaskiner kan kombinera spänning slussning med porstorlek, form och begränsningar kostnad för att uppnå exakt kontroll av jontransport med betydande molekylära specificitet. En utsökt känsliga jonkanaler växla Biosensor byggdes av en australiensisk forskargrupp [49].

År 2003 kan sägas vara ett mycket speciellt år för biomedicinsk forskning eftersom vi firade slutförandet av sekvenseringen av hela det mänskliga genomet, som sammanföll med ^50-årsdagen av upptäckten av DNA spiralen struktur av Watson och Crick. I biomedicinsk avbildning, bevittnade vi också utdelningen av Nobelpriset i medicin och fysiologi till två pionjärer i Magnetic Resonance Imaging, professor Paul Lauterbur och Sir Peter Mansfield. Dessa banbrytande händelser bidrog till att belysa effekterna av den snabba utvecklingen inom många olika fackområden till biomedicinsk forskning. Hävstångseffekt och enorma framsteg inom elektronik och informationsteknik har orsakats av biomedicinsk avbildning forskning [50]. De möjligheter och utmaningar i framtiden biomedicinsk forskning ligger i att integrera kunskap från molekylärbiologi med kemi, fysik, teknik, informationsteknik och nanoteknik för att förstå tvetydigheten och komplexiteten i livet och komma med nya diagnostiska och terapeutiska metoder.

Kalciumfosfat nanopartiklar presentera en unik grupp av icke-virala vektorer, som kan tjäna som effektiva och alternativa DNA-bärare för målstyrning av gener. Den design och syntes av ultra-liten storlek, nanopartiklar mycket monodispersed DNA dopade kalciumfosfat storlek ca 80nm i diameter har rapporterats [51]. Det DNA inkapslade inuti nanopartiklar är skyddad från den yttre DNas miljö och kan användas på ett säkert sätt att överföra inkapslade DNA i in vitro och in vivo-förhållanden.

Tillämpningen av en kombination av nanomedicin med biofotonik för optiskt spåra cellulära vägar gen leverans och den resulterande transfektion genom att använda nanopartiklar som en icke-virala vektorer har nyligen visat [52]. Gene leverans är ett område av stort aktuellt intresse, genetiskt material (DNA, RNA, och oligonukleotider) har använts som molekylär medicin och levereras till specifika celltyper för att antingen hämma några oönskade genuttryck eller uttrycka terapeutiska proteiner.

Nano-DNA Tech teknik

Upptäckten av polymeraskedjereaktion (PCR) [53, 54] banade väg för en ny era av biologisk forskning. Effekterna kan kännas inte bara inom molekylärbiologi, men även i andra närliggande vetenskapsområden. Nya klasser av semi-syntetiska DNA-protein konjugat, själv monterade oligomeric nätverk bestående av streptavidin och dubbelsträngat DNA, som kan omvandlas till väldefinierade supramolekylära nanocircles har utvecklats [55, 56].

De DNA-streptavidin konjugat tillämpas modulära byggstenar för produktion av nya immunologiska reagenser för ultrakänslig spåranalys av proteiner och andra antigener med hjälp av immuno-PCR-metoden [57-59]. Immuno-PCR är en kombination av specificitet ett antikroppsbaserade immuno-assay med den exponentiella kraften i förstärkningen av PCR, alltså resulterade i en 1000-faldig grad av känslighet jämfört med vanliga ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) metoder .

Self-monterade DNA-streptavidin konjugat har även tillämpats inom området nanoteknik. Till exempel är de konjugat används som modellsystem för jon-omkopplingsbar nanopartiklar nät, nanometernivå "mjuka material" kalibreringsstandarder för svepspetsmikroskopi [60, 61], eller som programmerad byggstenar för rationell konstruktion av komplexa biomolekylära arkitektur , som kan användas som mallar för tillväxt av nanometernivå oorganiska enheter [62, 63]. Kovalenta konjugat av enda DNA och streptavidin används som biomolekylära adaptrar för fixering av biotinylerad makromolekyler på fast underlag genom nukleinsyra hybridisering. Denna "DNA-riktad immobilisering" tillåter reversibel och plats-selektiv funktionalisering av fasta substrat med metall och halvledare nanopartiklar, eller vice versa, för DNA riktade funktionalisering av guld nanopartiklar med proteiner, såsom immunoglobuliner och enzymer. Tillverkning av funktionella biometallic nanostrukturer från guld nanopartiklar och antikroppar används som diagnostiska verktyg i bioanalytics [64].

Nanobioteknik i high-throughput Single Nucleotide Polymorphism Analys

Efter publiceringen av en karta över variation i det mänskliga genomet sekvensen innehåller över två miljoner enda nukleotid polymorfismer (SNP) (Internationella SNP Karta Working Group, 2001), är nästa utmaning att utveckla teknik för att använda denna information på ett kostnadseffektivt sätt. Genotypning metoder måste förbättras för att öka genomströmningen av minst två tiopotenser för att läkemedels-, bioteknisk och akademisk forskning att avslöja samband mellan genetiska varianter och sjukdomar, med åtföljande risk för utveckling av nya diagnostik och behandlingar. Nya metoder för DNA-extraktion och amplifiering har inskränkts de tider som krävs för dessa processer sekunder. Mikroflödessystem enheter att polymorfism upptäckt genom en mycket snabb fragment separation med hjälp av kapillärelektrofores och högpresterande vätskekromatografi, tillsammans med blandning och transport av reagenser och biomolekyler i integrerade system [65]. De grundläggande målen i utvecklingen av en DNA-extraktion och rening som kommer att vara kompatibel med hög genomströmning SNP genotypning krav är:

·          Släpp av DNA från celler i lösningen utan att vare enzymatisk (dvs endonukleaser) eller mekaniskt (klippning) uppdelning av DNA;

·          Borttagning av cellulära skräp (t.ex. proteiner) som kan hämma DNA-amplifiering eller analyser hybridisering;

·          Hög kapacitet och ekonomisk DNA provberedning med förenklade protokoll som minskar antalet berörda förfaranden,

·          Undvikande av farliga kemiska krav så mycket som möjligt för att minimera hanterings-och bortskaffande,

·          Konsekvens i både kvalitet och kvantitet av DNA ger bland prover så att kvantifiering är onödigt, och efterföljande förstärkning och / eller hybridisering kan vara att en hög grad av reproducerbarhet;

·          En mycket effektiv process för att säkerställa tillräcklig tillgång till det enorma antal förväntade analyser, och

·          Ett gränssnitt som möjliggör direkt lastning av konventionellt provtas biopsier på systemet [65].

Potentialen för nanoteknik för att bidra till en snabb hög kapacitet SNP-analys är tydligast med smarta biochip plattformar. Utvecklingen av ett elektroniskt adresserbara microarray-plattform som beskrivs av Heller L. et al 2000 [66] har gett upphov till Nanogen Inc. ( San Diego , Kalifornien , USA ). Utmaningen att tillhandahålla en eller flera tekniska plattformar som kan SNP screening genomströmning av storleksordningen 10 ⁷ genotyper per dag måste uppnås, för att möjliggöra signifikanta samband mellan gener och sjukdomar som skall upprättas. Dessutom kommer den tekniska plattformen (s) måste också ge stordriftsfördelar, så att kostnaden per genotyp kommer att vara mindre än 0,01 $ för omfattningen av screening som krävs för att vara genomförbara. Från det snabbt växande området nanoteknik, nya verktyg och processer har införts med potential att ge de resurser som krävs [67-69].

Skillnader i SNP inträffar i nära anslutning till varandra i genomet är normalt korrelerad beror på kopplingen under processen med replikering, och omfattningen av detta samband kallas koppling obalans. Om ett signifikant samband uppstår mellan den genetiska variationen observerats vid specifika SNP och förekomst av en sjukdom, kan drabbas gener identifieras. Den statistiska beräkningar som behövs för att eliminera falskt positiva resultat har granskats av McCarthy och Hilfiker (2000) [70]. De föreslår en linjär ökning av urvalsstorleken är nödvändigt för varje storleksordning ökning av antalet testade markörer. Därför skulle positiv identifiering av en mottaglig gen från ett screeningprogram med 1 miljon SNP kräver en minsta stickprovsstorlek av 1000 (dvs. minst 10 ⁹ SNP måste skärmas).

Nanopartiklar som biomarkörer

Nanopartiklar kan användas för både kvantitativa och kvalitativa in vitro-detektion av tumörceller. De ökar upptäckt processen genom att koncentrera och skydda en markering från nedbrytning, för att göra analysen mer känsliga. Till exempel var streptavidin-belagd fluorescerande polystyren nanospheres Fluospheres ® (grön fluorescens) och TransFluospheres ® (röd fluorescens) tillämpas i enda färg flödescytometri för att upptäcka epidermal tillväxtfaktor (EGFR) på A431 celler (mänskliga epidermoid cancer celler) [71 ]. Resultaten har visat att den fluorescerande nanospheres som en känslighet på 25 gånger mer än konjugatet streptavidin-fluorescein.

Nya verktyg kan nu utvecklas, utformas vid korsningen av proteomik och nanoteknologi, där nanoharvesting agenter kan instilleras i cirkulation (t.ex. derivatiserade guldpartiklar) eller i blodet strömavtagare att fungera som "molekylära moppar" som suger upp och förstärka bunden och komplexbundet biomarkörer som finns [72-74]. Dessa nanopartiklar, med sina bundna diagnostiska last, kan direkt efterfrågas via masspektrometri att avslöja låg molekylvikt och berikade underskrifter biomarkör. Ytterst är nyttan av en metod för att upptäcka sjukdomen bedömas utifrån sin kliniska inverkan på patientens resultat och överlevnad [75]. Vad är absolut behövs i studier av sjukdomar i allmänhet, är utvecklingen av biomarkörer som kan identifiera behandlingsbara sjukdomar tidigare, och inte upptäcka avancerad sjukdom bättre.

Kontrastmedel har lastats på nanopartiklar för ändamål tumör diagnos. De fysikalisk-kemiska egenskaper (partikelstorlek, ytladdning, ytbeläggning, stabilitet) av nanopartiklar tillåter omdirigering och koncentrationen av markören på den specifika platsen av intresse. Märkta kolloidala partiklar kan användas som radiodiagnostik agenter. Å andra sidan har vissa icke-märkta kolloidala system är redan i bruk och vissa är fortfarande testas som kontrastmedel inom närliggande diagnos förfaranden som datortomografi och NMR avbildning.

Hittills är en studie av radionuklider användning i bilddiagnostik med nanopartiklar för cancer upptäckt ännu inte publicerats. Däremot kan som konventionella kolloidala partiklar kan vara celler i organ som lever, mjälte, lungor och benmärg och så länge cirkulerande nanopartiklar har en kompartment lokalisering i blodcirkulationen och det lymfatiska systemet, alla dessa organ är möjliga platser för tumörutveckling kunde dessa kolloidala system har potential att förbättra tumör diagnos.

I framtiden kan nanopartiklar som är konstruerad med specifika bindningsaffiniteter vara resuspenderas i den insamlade kroppsvätskor, eller kanske till och sprutas direkt in i cirkulationen. Nanopartiklar, tillsammans med den bundna molekyler, kunde direkt fångas på konstruerade filter och direkt ifrågasätts av extremt högupplösande masspektrometri (t.ex. Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance).

Nanoteknik i mätningar av löst syre

Syre är en av huvudmetaboliterna i aeroba system och mätning av löst syre är av avgörande betydelse i medicin, industri och miljö applikationer. Ökande intresse för metoder för att mäta koncentrationen upplöst syrgas har främst inriktat på optiska sensorer, på grund av deras fördelar jämfört med konventionell amperometriska elektroder i att de är snabbare, inte förbrukar syre, och är inte lätt förgiftad [76, 77].

Optisk STEN (givare inkapslad av biologiskt lokaliserad bädda) nanosensorer har utvecklats för löst syre med hjälp av organiskt modifierad silikat (ormosil) nanopartiklar som en matris. Den ormosil nanopartiklar är förberedd genom en sol-gel-baserad process, som innefattar bildandet av grundläggande partiklar med phenyltrimethoxysilane som en föregångare följt av bildandet av ett ytskikt med metyltrimetoxisilan som en föregångare [78]. Den mycket genomsläppliga struktur och hydrofoba natur ormosil nanopartiklar, liksom deras ringa storlek, leda till en utmärkt total härdning svar på löst syre och en linjär respons över hela registret, från 0 -100% syremättat vatten. Detta SMÅSTEN sensorn har en högre känslighet och ett bredare linjäriteten såväl som längre excitation och emissionsvåglängder, vilket resulterar i minskad bakgrundsljud för cellulära mätning. Pebble sensorerna är utmärkta när det gäller deras reversibilitet och stabilitet till utlakning och långtidslagring. En realtidsövervakning av förändringar i löst syre på grund av cellandningen i en sluten kammare gjordes av genen pistol levereras sten. Denna sensor tillämpas nu för samtidig intracellulära mätningar av syre och glukos [78].

Tillämpning av nanoteknik P450-enzymer

Cytokrom P450 är mycket relevanta för den biologiska analytiska området [79]. De bildar en stor familj av enzymer som förekommer i alla vävnader nödvändiga för metabolismen av de läkemedel som används i dag, spelar en viktig roll i läkemedelsutveckling och discovery-processen. De fungerar som katalysatorer för införandet av en av de två atomer av en syremolekyl till en mängd olika substrat (R) med ganska brett regioselectivity, vilket leder till samtidig reduktion av den andra syreatomen i vatten som visas i ekvationen nedan [29] .

Flera metoder har rapporterats i litteraturen för screening av substrat omsättningen med P450s i en hög genomströmning format [80-83]. Däremot faller de alla kort för att begränsas till att testa aktiviteten av P450 genom upptäckt av omvandlingen av en specifik markör substrat, men Tsotsou et al 2002 [84] har kunnat utveckla en metod som kallas alkalimetaller metoden, som kan upptäcka omsättningen av NAD (P) H eller NAD (P) ⁺ beroende enzym. Framstegen på dessa forsknings fronter och kombinationer ger en kraftfull plattform för framtida tillämpningar av dessa enzymer, med särskild hänvisning till protein array teknik.

Tillämpning av nanoteknik Tissue Engineering

Tissue engineering är baserad på skapandet av nya vävnader in vitro följt av kirurgisk placering i kroppen eller stimulering av normala reparationer på plats med hjälp av bioartificial konstruktioner eller implantat av levande celler infördes i eller nära det område av skada. Även om det är främst med hjälp av mänskligt material, antingen från patienterna själva (autologt) eller från andra mänskliga källor (allogena), material från andra däggdjur källor har också använts på människa (xenogena).

Medverkan av mikroelektronik och nanoteknik för att skapa en verkligt bioartificial vävnad eller ett organ som kan ta över platsen för en som är obotligt sjuka, som t.ex. ett öga, har öron, hjärta, eller gemensamt har planerat. Implanterbara proteser och nanoscaffolds för användning i den växande av artificiella organ är målen för nanoteknik forskare. Nanoteknologi av hydroxyapatit för ben ersättare är någorlunda avancerade [85, 86].

I framtiden kan vi tänka oss en värld där medicinsk nanomaskiner rutinmässigt implanterade eller injiceras i blodet för att övervaka välbefinnande och för att automatiskt delta i reparationen av system som avviker från etablerade normer. Dessa nanobots kan anpassas genom att anpassa dem till patientens genotyp och fenotyp för att optimera insatser så tidigt i sjukdomsförloppet uttryck [4].

Tillväxt av nya organ

Nanoskala byggnaden av celler kan uppnås genom att deras programlagda replikering. Signalerna överförs fram och tillbaka med instruktion för önskad storlek och form bildar byggarbetsplatsen. När fullständiga instruktioner är klar, kan de organ odlas enligt förutsättningen specifikationer.

Dessa organ kan ha den nödvändiga DNA-kodade att vara kompatibel med de nödvändiga mänskliga kroppen immunologiska status. Detta kan förbättra integrationen av konstgjorda strukturer med levande vävnader kan presentera ett mer lämpligt gränssnitt till biologiska system. Med fördel i avsaknad av immunreaktion till skillnad från dagens donator organtransplantation. Under de kommande åren kommer denna kan åstadkomma ett genombrott i hanteringen av sjukdomar organsvikt.

Figur 2. Grafisk representation av nanoskala konstruktion och tillväxten av nya organ.

Molecular Imaging

Nya avbildning tillvägagångssätt med genetiskt kodade lysrör och självlysande reportrar (dvs belysta eller glödande identifiering taggar) erbjuder avslöjande insikter till den levande kroppen som aldrig observerats tidigare. Information från dessa reportrar kan användas för att förbättra vår förståelse av människans biologi och utveckling av terapeutiska metoder för många sjukdomar, inklusive cancer, infektion, neurodegenerativa och hjärt-kärlsjukdom.

Förutom fortskrider hittills gjort med molekylär agenter, är branschledande företag visar upp också snabbt föränderliga imaging tekniker som hjälper forskarna att se organismer på molekylär nivå (tabell 2).

Tabell 2. Senaste produkterna inom Molecular Imaging och tillhörande producerande företag

·          SPECT / CT hybridsystem fånga både funktionella information om molekylära och cellulära processer (tillväxt och aktivitet) och anatomiska detaljer (storlek och form) för en riktad molekylstruktur snabbare, effektivare och tydligare än standard bildenheter. Bilderna från dessa system kan hjälpa till med en snabb identifiering av tumörer, analys av lämplig behandling, leverans av målsökande terapi för att exakt förstöra målceller och uppföljning för att bedöma behandlingseffekt.

·          Xenon presenterade sin nya ljus fram transgena djurmodeller (GFAP-luc) under Society for Molecular Imaging 3: e årsmöte. Denna modell kan visa sig vara en viktig modell för att spåra skador och reparation i kroniska neurologiska sjukdomar som efter ischemisk stroke eller Parkinsons sjukdom.

·          Ett ultraljud kontrastmedel är gjord av små "mikrobubblor" som sprider ljus och låt läkaren för att se vilken del av hjärtmuskeln är dåligt fungerande. Känslighet och flexibilitet ultraljud gör den till den mest känsliga metoden för avbildning mikrobubblor eftersom det avsiktligt stör mönstret och ger en mycket stark och mycket karaktäristiska övergående effekt. Till exempel,

·          Definity ® annars känd som Sonolysis ™ är gasfyllda mikrobubblor för nya terapeutiska tillämpningar. För upplösning vaskulär trombos är mikrobubblor administreras intravenöst till en patient eller injiceras lokalt i en särskild vaskulär struktur såsom en vaskulär transplantat. Ultraljud används externt (eller kan tillämpas internt via kateter) över det område av blodpropp ge lokaliserad, riktade åtgärder. Som mikrobubblorna BEGJUTA proppen, agerar de som mikromekaniska enheter där ultraljud pulser bubblorna och blåser upp bubblor på ultraljud området, vilket leder till blodpropp upplösning. Sonolysis nanosurgery är lokalt inriktad nanoinvasive terapi för behandling av vaskulär trombos. Jämfört med alternativa behandlingsmetoder för behandling av trombos, ger sonolysis potential fördelarna med att vara mindre invasiv än mekaniska trombektomi och snabbare än konventionell läkemedelsbehandling med mindre risk för blödning.

·          NeutroSpec ™ är ett radiodiagnostik medel som etiketter vita blodkroppar och myeloisk prekursorer utan behov av demontering och förnyad injektion av blod till patienterna. Denna nya produkt är för patienter med tvetydiga tecken på blindtarmsinflammation som är fem år gamla och uppåt. NeutroSpec underlättar också visualisering av bilder genereras via gammakamera tillåta läkare att snabbt och enkelt hitta platser för infektion och därmed eliminera tidsfördröjningar och / eller risker som normalt är anslutna med alternativa eget varumärke blodkroppar processer.

·          utforska Locus Ultra är ett förstklassigt volymetriska CT system som kan kvantifiering av fysiologiska mätningar och utarbeta anatomi av vävnader, tumörer och orgel perfusion. Den Locus Ultra utför även bildtagning i en takt av en bråkdelen av en sekund, vilket möjliggör dynamiska bilder.

Sammanfattning

Den tvärvetenskapliga området nanoteknik ansökan om att upptäcka nya molekyler och manipulera de som finns i naturen kan vara bländande i dess potential att förbättra vården. Den avknoppningar av nanobioteknik kunde utnyttjas i alla länder i världen.

I framtiden kan vi tänka oss en värld där medicinsk nanomaskiner rutinmässigt implanterade eller injiceras i blodet för att övervaka hälsan och för att automatiskt delta i reparationen av system som avviker från det normala mönstret. Den fortsatta framsteg inom biomedicinsk nanoteknik är inrättandet och samarbete mellan forskargrupper i kompletterande områden. Sådana samarbeten måste upprätthållas inte bara på specialitet fältet, men även internationellt. En framgångsrik utveckling och genomförande av internationella samarbeten främjar ett globalt perspektiv på forskning och sammanför fördelarna för mänskligheten i allmänhet. Men ansikten nanoteknik inom medicin enorma tekniska hinder i det långa förseningar och många misslyckanden är oundvikliga. Likaså bör det inte tas för givet av de faror och negativa konsekvenserna av nanobioteknik när den tillämpas i krig, i händerna på terrorister och katastrofer i samband med dess tillämpning i energiproduktion när och var den än strejker eller riskerna med nanopartiklar i blodcirkulationen. Det bör uppskattas att nanotekniken är i sig inte en enda ny vetenskaplig disciplin utan snarare en mötesplats för traditionella vetenskaper som kemi, fysik, biologi och materialvetenskap att samla den nödvändiga samlade kunskap och kompetens som krävs för utveckling av dessa nya tekniker.

Tack

Författarna vill uttrycka sin tacksamhet till professor Guy M. Tremblay och Dr Jakob Bonlokke för sin kritiska granskning av manuskriptet och hjälpsamma förslag och även MS Cecile Bilodeau, audiovisuella avdelningen för utformningen av Figur 1.

Referenser

1.      Richard Feynman, "Sex Easy Pieces", Addison-Wesley Pub. Co, Menlo Park , CA , 1963.

2.      Sahoo KS och Labhasetwar V. "Nanotech Approaches to Drug delivery and imaging", DDT Vol. 8, 24 nr, 1112-1120, 2003.

3.      Bécon Nanovetenskap och nanoteknik Symposium rapport, juni (2000). National Institutes of Health Bioengineering Consortium, 2000. National Institute of Health webbplats, öppnas 20 mars 2005.

4.      Träl JH "Nanoteknik och medicin. Radiologi ", Vol. 230 (2), 315-318, 2004.

5.      Roy I., Ohulchanskyy TY, Pudavar HE, et al, "Keramik-Baserat Nanopartiklar snärja icke vattenlösliga fotosensibiliserande cytostatika: A Novel Drug-Carrier System för fotodynamisk terapi.", J. Am. Chem. Soc., 125, 7860-7865, 2003.

6.      Brigger I. , Dubernet C. och Couvreur P., "Nanopartiklar i cancerbehandling och diagnos", Adv. Drug avsända medde. Rev, 54,631-651, 2002.

7.      Crommelin DJ, Storm G., Jiskoot W., Stenekes R., Mastrobattista E. och Hennink vi "nanotekniska lösningar för leverans av makromolekyler", J. Kontroll Release, 87,81-88, 2003.

8.      Na K. och Bae YH, "Self-Monterade Hydrogel Nanopartiklar Lyhörd för tumör Extracellulär pH från Pullulan Derivatinstrument / sulfonamid Konjugat: Karakterisering, aggregering och Adriamycin Släpp in vitro", Pharm. Res., 19,681-683, 2002.

9.      Couvreur P., Barratt G., Fattal E., Legrand P. och Vauthier C., "Nanocapsule Tech teknik: En översyn ", Crit. Rev finns. Läkemedel. Carrier Syst.., 19, 99-134, 2002.

10. Xu L., Frederik P. och Pirollo KF, "Self-montering av en virus-Efterlikna nanostruktur för effektiv tumör-Targeted Gene Delivery", Hum. Gene Där., 13, 469-481, 2002.

11. Liu G., Li D., Pasumarthy MK, et al. "Nanopartiklar av kompaktgrafitjärn Postmitotic DNA transfektera celler", J. Biol. Chem., 278, 32.578-32.586, 2003.

12. Lewin M., Carlesso N., Tung CH, et al, "Tat peptid-derivatiserade magnetiska nanopartiklar Tillåt i Vivo Spårning och återställning av stamceller", Nat. Biotechnol., 18, ​​410-413, 2000.

13. Reynolds AR, Moein Moghimi S. och Hodivala-Dilke K., "nanopartiklar medierad Gene Leverans till Tumour kärlnybildningens" Trends Mol. Med., 9, 2-4, 2003.

14. Robert A. Freitas jr, "nanomedicin", volym I: Grundläggande kapacitet, Landes Bioscience, Georgetown , TX , 1999

15. Edelstein RL, Tamanaha CR, Sheehan PE, Miller MM, Baselt DR, Whitman LJ och Colton RJ, "The BARC Biosensor tillämpad med upptäckt av biologiska stridsmedel", biosensorer Bioelectron., 14, 805-813, 2000.

16. Nam JM, Thaxton CC och Mirkin CA, "Nanopartiklar-Based Bio-streckkoder för The Extremt känsliga Detektion av proteiner", Vetenskap, 301,1884-1886, 2003.

17. Mahtab R., Rogers JP och Murphy CJ, "protein-Sized Quantum Dot Luminescence kan skilja mellan" Straight "," Bent "och" knäckt "oligonukleotider", J. Am. Chem. Soc., 117, 9099-9100, 1995.

18. Ma J., Wong H., ​​Kong LB och Peng KW, "Biomimetiska Behandling av Nanokristallinska Bioaktiva Apatit Coating på Titanium", nanoteknik, 14,619-623, 2003.

19. de la Isla A., Brostow W., Bujard B., Estevez M., Rodriguez JR, Vagas S. och Castano VM "Nanohybrid reptålig beläggning för tänder och ben viskoelasticitet manifesteras i tribologi", Matt. Resr. Innovat., 7, 110-114, 2003.

20. Yoshida J. och Kobayashi T., "Intracellulär hypertermi för cancer med hjälp Magnetit katjoniska liposomer", J. Magn. Mater., 194,176-184, 1999.

21. Parak WJ, Boudreau R., Gros ML, Gerion D., Zanchet D., Micheel CM, Williams SC, Alivisatos AP och Larabell CA, "Cell motilitet och Metastaserande Potentiella studier baserade på Quantum Dot avbildning av Phagokinetic Tracks", Adv. Mater., 14,882-885, 2002.

22. Weissleder R., Elizondo G., Wittenburg J., Rabito CA, Bengele HH och Josephson L., "ultrasmall superparamagnetiska järnoxid: karakterisering av en ny klass av kontrastmedel för MR Imaging", radiologi, 175,489-493, 1990.

23. Molday RS och Mackenzie D., "Immunospecific ferromagnetiska järndextran reagenser för märkning och magnetisk separering av celler", J. Immunol. Metoder, 52, 353-367, 1982.

24. Bruchez M., Moronne M., Gin P. Weiss S. och Alivisatos AP, "Semiconductor Nanokristaller som optiska Biologiska etiketter", Science, 281, 2013-2016, 1998.

25. Chan WCW och Nie SM, "Quantum Dot Bioconjugates För Extremt känsliga Nonisotopic Detection", Science, 281, 2016-2018, 1998.

26. Mah C., Zolotukhin I., Fraites TJ, Dobson J., Batich C. och Byrne BJ ", mikrosfär-medierad Leverans av rekombinanta AAV vektorer i vitro och in vivo", Mol. Terapi, jag, S239, 2000.

27. Panatarotto D., Prtidos CD, Hoebeke J., Brun F., Kramer E., Briand JP, Muller S., Prato M. och Bianco A., "immunisering med peptid-functionalized kolnanorör Förbättrar Virus-specifika neutraliserande antikroppar Svar "Kemi och biologi, 10, 961-966, 2003.

28. Pohorille A. och Deamer D. "Celler Artificiell: Utsikterna för bioteknik", Trender Biotechnol, 20, 123-128, 2002..

29. Gilardi G., Meharenna YT, Tsotsou GE, Sadeghi SJ, Fairhead M. och Giannini S., "Molecular Lego: Design för molekylär församlingar P450-enzymer för Nanobioteknik", Biosensors & Bioelektronik, 17, 133-145, 2002.

30. Hyun J., Ahn SJ, Lee WK, Chilkoti A. och Zauscher S., "Molecular Recognition-medierad Tillverkning av Protein nanostrukturer med DIP-Pen Litografi" Nano. Lett., 2, 1203-1207, 2002.

31. Liu G. och Amro N., "Positionering proteinmolekyler på ytor: En nanoteknologi metod för supramolekylär kemi", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 5165-5170, 2002.

32. Gardea-Torresdey JL, Parsons JG, Gomez E., Peralta-Videa J., Troiani HE, Santiago P. och Yacaman MJ, "Bildning och tillväxt av Au Nanopartiklar Inside Alfalfa Växter" Nano. Lett., 2, 397-401, 2002.

33. Tiefenauer L. och Ros R., "Biointerface analys på molekylär nivå: nya verktyg för Biosensor forskning", kolloider Ytor B: Biointerfaces, 23, 95-114, 2002.

34. Moore S. och Prevelige P., "DNA Förpackning: en ny klass av molekylära motorer", STRÖM. Biol., 12, R96-R98, 2002.

35. Liu H., Schmidt JJ, Bachand GD, Rizk SS, Looger LL, Hellinga HW och Montemagno CD, "kontroll av en Drivs biomolekylär Motor nanomaskiner med en Engineered Chemical Switch", Nat. Mater., 1, 173-177, 2002.

36. Roco MC, "Internationell strategi för nanoteknik forskning och utveckling", J. nanopartiklar Res., 3, 353-360, 2001.

37. Banfield JF och Navrosky A., "Nanopartiklar och miljön", rev mineralogi geokemi, 44, 6-16, 2002.

38. Drexler EK, "Nanosytems: Molekylär Maskiner, tillverkning och Computation", John Wiley & Sons, New York , 1992.

39. Collier CP, Mattersteig G., Wong EW Luo Y., Beverly K., Sampaio J., Raymo FM, Stoddart JF och Heath JR, "A (2) Catenane-baserade SSD Elektroniskt Rekonfigurerbara Switch", Science, 289, 1172-1175, 2000.

40. Salem AK, Hung CF, Kim TW, Wu TC, Searson PC och Leong KW, "Multi-Component nanostavar för vaccination Applications", nanoteknik, 16, 484-487, 2005.

41. Kubik-Bogunia K. och Sugisaka M., "Från molekylärbiologi till nanoteknik och nanomedicin", Biosystems, 65, 123-138, 2002.

42. Freitas RA, "Framtiden för datorer", Analog., 116, 57-73, 1996.

43. Triggle DJ Rho Chi föreläsning, "farmaceutiska vetenskaper i nästa årtusende", Ann Pharmacother., 33, 241-246, 1999.

44. Muller RH och Keck CM, "Utmaningar och lösningar för leverans av Biotech Droger-En översyn av Drug nanocrystal Tech teknik och Lipid Nanopartiklar ", J. Biotechnol., 113, 151-170, 2004.

45. Quantum Dot Corporations hemsida nås den 20 april 2005.

46. Buxton DB, Lee SC, Wickline SA och Ferrari M., "Rekommendationer för The National Heart, Lung, and Blood Institute nanoteknik Working Group", Circulation, 108, 2737-2742, 2003.

47. Allender CJ, Richardson C., Woodhouse B., Heard CM och Brain KR, "Pharmaceutical Ansökningar om molekylärt imprintade Polymers", Int. J. Pharm., 195, 39-43, 2000.

48. Nishizawa M., Menon VP och Martin CR, "Metal Nanotubule Membran med elektrokemiskt Omkopplingsbar Ion-Transport Selektivitet", Science, 268, 700-702, 1995.

49. Cornell B., Braach-Maksvytis V., kung L., Osman P., Raguse B., Wieczorek L. och Pace R., "En Biosensor som använder Ion-Channel-switchar", Natur, 387, 580-583, 1997 .

50. Li KC, Pandit SD , Guccione S. och Bednarski MD, "Molecular Imaging Applications i nanomedicin", Biomedicinska mikrokomponent, 6 (2), 113-116, 2004.

51. Roy I., Mitra S., Maitra A. och Mozumdar S., "kalciumfosfat nanopartiklar som ny icke-virala vektorer för riktade Gene Delivery", International Journal of Pharmaceutics, 250, 25-33, 2003.

52. Roy I., Ohulchanskyy TY, Bharali DJ, Pudavar HE, Mistretta RA, Kaur N. och Prasad PN, "Optisk spårning av ekologiskt modifierade kvarts nanopartiklar som DNA Bärare: En icke-virala, nanomedicin Tillvägagångssätt för Gene Delivery", PNAS, 102 (2), 279-284, 2005.

53. Mullis K., Faloona F., Scharf S., Saiki R., Horn G. och Erlich H., "Särskilda Enzymatisk amplifiering av DNA in vitro: Polymerase Chain Reaction", Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 51, 263-273, 1986.

54. Saiki RK, Bugawan TL, Horn GT, Mullis KB och Erlich HA, "Analys av enzymatiskt Amplified B-globin och Hladqa DNA med allelspecifik Oligonucleotide Sonder", Natur, 324, 163-166, 1986.

55. Niemeyer CM, Adler M., Pignataro B., Lenhert S., Gao S., Chi LF, Fuchs H. och Blohm D., "självorganisering av DNA-Streptavidin nanostrukturer och deras användning som reagens i Immunio-PCR", nukleinsyror Res., 27, 4553-4561, 1999.

56. Niemeyer CM, Adler M., Gao S. och Chi LF "Supramolekylära Nanocircles består av Streptavidin och DNA", Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 39, 3055-3059, 2000.

57. Niemeyer CM, Wacker R. och Adler M., "hapten functionalized DNA-Streptavidin Nanocircles som Supramolekylära Reagenser i en konkurrensutsatt Immuno-PCR test", Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 40, 3169-3172, 2001.

58. Adler M., Langer M., Witthohn K., Eck J., Blohm D. och Niemeyer CM, "Detektion av rViscumin i plasmaprover med Immunio-PCR", Biochem. Biophys. Res. Commun., 300, 757-763, 2003.

59. Adler M., Wacker R. och Niemeyer CM ", i realtid Immuno-PCR-analys för Extremt känsliga kvantifiering av proteiner lämplig för rutinmässig diagnostik", Biochem. Biophys. Res. Commun., 308, 240-250, 2003.

60. Gao S., Chi LF, Lenhert S., Anczykowsky B., Niemeyer CM, Adler M. och Fuchs H., "Hög kvalitet Kartläggning av DNA-protein komplex av Dynamic Scanning kraft mikroskopi" Chem. Phys. Chem., 2, 384-388, 2001.

61. Pignataro B., Chi LF, Gao S., Anczykowsky B., Niemeyer CM, Adler M. och Fuchs H., "Dynamisk Scanning kraft mikroskopi Studie av egna sammansatta DNA-protein Oligomererna" Verkställ. Phys. En 74, 447-452, 2002.

62. Niemeyer CM, "Nanoteknik. Verktyg för biomolekylär Engineer ", Science, 297, 62-63, 2002.

63. Keren K., Krueger M., Gilad R., Ben-Yoseph G., Sivan U. och Braun E., "sekvensspecifika molekylär Litografi på enstaka DNA-molekyler", Science, 297, 72-75, 2002.

64. Niemeyer CM, "Semi-syntetisk DNA-protein Konjugat: nya verktyg i Analytics och Nanobioteknik", Biochemical Society Transactions, 32 (del 1), 2004.

65. Galvin P., "En Nanobioteknik färdplan för hög genomströmning Single Nucleotide Polymorphism Analysis", psykiatrisk genetik, 12, 75-82, 2002.

66. Heller MJ, Forster AH och Tu E., "Aktiv Microelectronic chip enheter som utnyttjar Kontrollerad Elektroforesisk fält för Multiplex DNA-hybridisering och andra Genomic Applications", elektrofores, 21, 157-164, 2000.

67. Laval JM, Mazeran PE och Thomas D., "Nanobioteknik och dess roll i utvecklingen av nya analysmetoder Devices", analytiker, 125, 29-33, 2000.

68. VO-Dinh T., Cullum BM och Stokes D., "Nanosensorer och biochips: Frontiers in biomolekylär Diagnostics", sensorer ställdon, 74 B, 2-11, 2001.

69. Guetens G., Van Cauwenberghe K., De Boeck G., Maes R., Tjaden UR, van der Greef J. et al. "Nanoteknik i Bio / Klinisk Analysis", J. Chromatogr., B 739, 139-150, 2000.

70. McCarthy JJ och Hilfiker R., "användning av Single Nucleotide Polymorphism Kartor i Farmakogenomiken", Nat. Biotechnol., 18, ​​505-508, 2000.

71. Bhalgat MK, Haugland RP, bleka JS och Swan S., "Grön-och röd-fluorescerande nanospheres för detektering av receptorer på cellens yta med flödescytometri", J. Immunol. Metoder, 219, 57-68, 1998.

72. Liotta LA, Ferrari M. och Petricoin E., "Klinisk proteomik: skrivet i blod", Nature, 425, 885-989, 2003.

73. Mehta A., Ross S., Lowenthal MS et al, "biomarkörer Amplification av Serum bärarprotein bindande", sjukdomsmarkörer, 19, 1-10, 2003.

74. Zhou M., Lucas DA och Chan K., "utredning om Human Serum Interactome", elektrofores, 25, 1289-1298, 2004.

75. Petricoin EF, Ornstein DK och Liotta LA , "Klinisk proteomik: Ansökningar om prostatacancer biomarkörer och Detection", Science Direct-urologiska onkologi: Seminarier och ursprungliga undersökningen, 22 (4), 322-328, 2004.

76. Xu H., Aylott JW, Kopelman R., Miller TJ och Philbert MA, "A Real-Time Propportionell Metod för bestämning av molekylärt syre inuti levande celler med Sol-Gel-baserat sfäriska optiska Nanosensorer med tillämpningar på Rat C6 Gliom" Anal. Chem., 73, 4124-4133, 2001.

77. McDonagh C., MacCraith BD och McEvoy AK, "Anpassning av Sol-Gel Film för optisk avkänning av syre i gas-och vattenfas", Anal. Chem., 70, 45-50, 1998.

78. Koo Lee YE, Cao Y., Kopelman R., Koo SM, Brasuel M. och Philbert MA "Real-Time Mätningar av löst syre inuti levande celler med Ekologiskt Ändrad Silikat Lysrör Nanosensorer", Anal. Chem., 76, 2498-2505, 2004.

79. Sadeghi SJ, Tsotsou GE, Fairhead M., Meharenna YT och Gilardi G., "rationell design av P450-enzymer för bioteknik" i: De Cuyper M., Bulte J. (red.), Fokus på Biotechnology.Physics och kemi Grunder för bioteknik ", Kluwer Academic Publisher Dordrecht , 71-104, 2001.

80. Joo H., Lin Z. och Arnold FH, "Laboratory Evolution av peroxid-medierad cytokrom P450 hydroxylering", Natur, 399, 670-673, 1999.

81. Dmochowski IJ, Kran BR, Wilker JJ, Winkler JR och Gray HB, "Optisk avkänning av cytokrom P450 med Sensitizer-Linked substrat", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 12.987-12.990, 1999.

82. Grigoryev DN, Kato K., Njar VCO, Long BJ, Ling YZ, Wang X, Mohler J. och Brodie AMH, "Cytokrom P450c17-uttryckande E. coli som ett första steg Screening System för 17 Alpha-hydroxylas C17, 20 - Lyase hämmare "Anal. Biochem., 267, 319-330, 1999.

83. Schwaneberg U. , Schmidt Dannert C., Schmitt J. och Schmid RD, "En kontinuerlig Spektrofotometrisk analys för P450 BM3, en fettsyra Hydroxylating Enzyme och dess Mutant F87A", Anal. Biochem., 269, 359-366, 1999.

84. Tsotsou GE, Cass AEG och Gilardi G., "High Throughput-analys för P450 BM3 Vid screening bibliotek av substrat och Kombinatorisk mutanter", BIOSENS. Bioelectron., 17, 119-130, 2002.

85. Wang X., Li Y., Wei J. och de Groot K., "Utveckling av Biomimetiska Nanohydroxyapatite / Poly (hexametylentetramin Adipamide) Kompositer", biomaterial, 23, 4787-4791, 2002.

86. Du C., Cui FZ, Feng QL, Zhu XD och de Groot K., "Tissue Svar på Nano-Hydroxyapatite/Collagen Composite Implantat i Marrow Cavity", J. Biomed. Mater. Res., 42, 540-548, 1998.

Kontaktuppgifter