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DOI : 10.2240/azojono0101

納米技術的影響對生物醫學: 當前概念回顧在納米技術匯合的與生物的

赫伯特歐內斯特和 Rahul Shetty

提交: 2005年 3月th 26日

張貼: 2005年 5月th 18日

包括的事宜

摘要

背景

新發展

納諾脫氧核糖核酸技術

在高處理量唯一核苷酸多形性分析的 Nanobiotechnology

作為生物標誌的 Nanoparticles

在被溶化的氧氣的評定的納米技術

納米技術的應用對 P450 酵素的

納米技術的應用對組織工程的

新的機構增長

分子想像

彙總

鳴謝

參考

聯絡詳細資料

二 21 世紀的最有為的技術是生物工藝學和納米技術。

nanoscale 結構此科學處理小於用於微電子學的域當前的要素 1000 次系統的建立、調查和利用率。 生物工藝學處理與 microoraganisms 的代謝過程。 這兩技術匯合導致 nanobiotechnology 增長。 此學科組合可能創建許多創新工具。

納米技術的生物醫學的應用是直接積的這樣匯合。

然而,面對科學家和工程師的挑戰從事在領域的納米技術是相當極大和非常複雜本質上。

納米技術的實用程序對生物醫學的暗示被設計的材料和設備的創建與這個機體配合在與高度的亞細胞縮放比例特異性。 這可能可能地被轉換成被瞄準的蜂窩電話,并且組織特定臨床應用瞄準了與非常有限相反作用的最大的治療作用。

納米技術在生物醫學存在戰鬥的許多革命機會與各種各樣的癌症、心臟病和 neurodegenerative 紊亂、傳染和其他疾病。

此條款在生物醫學存在某些概覽納米技術的應用。

納米技術是介入運作與材料和設備在 nanoscale 級別的新的科學領域。 毫微米是十億分之一儀表。 即人髮的直徑的大約 1/80,000 或者十倍氫原子的直徑。 它操作一種物質的化工和物理屬性在分子級別上的。 納米技術修改我們認為的方式,它弄髒在物理,化學之間的限定範圍,并且生物,這些限定範圍的清除將擺在許多挑戰和新的方向的教育和研究的組織。

那裡 Feynman 的演講叫的 ` 是大量空間在底層』在 1959 的理查強調此概念 -,如果我們小的頭腦,若乾便利的,分開此宇宙成零件,物理,生物,地質,天文,心理學等等 - 请切記本質不認識它 [1]。

Nanobiotechnology 是生物工藝學和納米技術的統一。 此雜種學科可能通過仿效或合併生物系統在這個分子級別或者打制微小的工具由原子學習或更改自然結構屬性原子也意味做基本縮放比例設備。 Nanobiotechnology 可能有古典微型工藝學的組合與一個分子生物途徑。 生物工藝學使用生物知識和技術操作開發產品和服務的分子,基因和蜂窩電話進程和用於不同的域從醫學到農業。 匯合,是活動或發生基於公用材料和功能在此案件學科啟用匯合的趨勢是納米技術。 此界面提供的潛在的機會正確地是未清的; 生物科技、 nanotech 和信息技術重疊在生命科學實現許多重要應用。

此技術在多種生物醫學的應用 (圖 1) 預計創建創新和扮演重要作用,不僅在藥物發運和基因治療,而且在分子想像、生物標誌和生理傳感器。 目標特定藥方和方法病理學早期診斷的是納米技術將扮演重要角色的優先級研究領域 [2]。

AZoNano - 納米技術在線日記帳 - 改革生物醫學的納米技術的概要例證。

Figure1. 改革生物醫學的納米技術的概要例證。

國家衛生研究所生物工藝學財團 (BECON) 舉行了在題為 「Nanoscience 和技術的 2000 的一個討論會

BECON 的目標將提高在領域帶來他們的技能和知識的不同方面涉及這些問題和使這個生物醫學的社區意識湧現的發展的納米技術的生物醫學的科學家和工程師之間的通信。 每日經驗廣泛現在加強這個會議的研討,增加能力操作各自的分子在 nanoscale 和與其他 nanoscale 結構結合原生質。 此能力為無限的新的治療和診斷應用提供機會通過從新啟用新穎的結構大廈 [4]。

在可預見的將來內,納米技術的最重要的臨床應用很可能在配藥發展。 這些應用利用 nanoparticles 唯一藥物屬性作為藥物或組成部分或為對受控版本的新的方法設計,使藥物服麻醉劑瞄準和回收與低生物相容性 [5-7 的]。

Nanoscale 聚合物膠囊在某些環境裡可以被設計劃分和發行藥物以受控費率,允許有差別的版本,例如一個酸媒體和促進在腫瘤的增加與正常組織 [8]。 很多研究現在集中於創建新穎的聚合物和測試特定藥物聚合物組合。 Nanocapsules 可以被綜合直接地從單體或通過被預先形成的聚合物 [9 的] nanodeposition。 Nanocapsules 從白蛋白和脂質體也被公式化了。 被開發的可植入的可移植的藥物送貨系統將利用 nanopores 控制藥物版本。

其中一在生物相容性的重要問題是在脫氧核糖核酸基因治療的細胞轉染。 當前方法有重大的限制,包括疾病因疏忽所致的傳輸的風險由病毒向量。 這導致研究員測試聚合物脫氧核糖核酸複雜和脂質體脫氧核糖核酸複雜基因發運的 [10]。 也顯示以 nanoparticles 的形式變緊密的脫氧核糖核酸可以使用到 transfect postmitotic 細胞 [11]。

儘管風險和限制,病毒向量是一個高效的 biomimetic 途徑使瞄準服麻醉劑的和發運。 從 HIV 的 tat 肽 (HIV)和其他病毒蛋白質附有脫氧核糖核酸、蛋白質和其他材料為增加到細胞。 這些納諾集合仿造使病毒轉染高效融合蛋白質的活動 [12, 13]。 納米技術在綠色製造中也啟用了生物芯片的發展并且有作用 (即 biocompatibility 和 biocomplexity 區)。 其他應用由設計包括傳感器設計宇航員、戰士、 biofluids (為處理脫氧核糖核酸和其他分子),生畜的體外受精, nanofiltration、 bioprocessing 基因上被修改的食物 (表 1) 的 `』和可追溯的。

生物醫學的納米技術應用 1 列表

納諾應用

參考

 

病原生物的生物檢測

15

 

蛋白質的檢測

16

 

探查脫氧核糖核酸結構

17

 

組織工程

18, 19

 

腫瘤 (過高熱) 的熱破壞

20

 

Phagokinetic 研究

21

 

MRI 對比改進

22

 

原生質和細胞的分隔和洗淨

23

 

螢光生物標記

24, 25

 

藥物和基因發運

26, 27

 

人為細胞和他們的集合

28

蛋白質設計高效的電子運輸的或與機械功能

29

使用垂度筆技術

30, 31

nanostructures 形成和增長在生存生物系統的 (即由紫花苜蓿工廠)

32

生理傳感器

33

Nanobiomotors

34-36

Biomineralization

37

Nanorobotics

14, 38

Nanocomputers

39

接種應用的 Nanorods

40

納米技術的試探性區將包括研究到腦子的情況和維修服務和收復的認知其他區。 作為工廠基因型功能,它也許也查找應用在設計配藥作為耐心的基因型功能和在應用化學製品刺激生產。 農業的更加有效和更加生物可分解的化學製品綜合和可植入的可移植的探測器的生產能由與血液的最小的數量的納米技術幫助。 使用此技術開發使用唾液而不是血液為病症檢測或可能執行在短的時期完成血液測試內的方法應該也是可能的。 更加清楚的問題包括經濟分子醫學,持續性農業, biocomplexity 和啟用新興技術的守恆。

理查 E. Smalley, 1996年諾貝爾獎的贏利地區在他的國會證詞宣佈的化學的對關於增長的知名度的政府在我們的項的科學和技術社區到一個新的黃金時代。 發芽的興趣在納米技術的醫療應用上導致了叫作 nanomedicine 的一個新的學科的誕生 [14]。 在一個更寬的範圍, nanomedicine 是診斷的進程,對待,防止疾病和創傷傷害的解除痛苦和的保留和提高人類健康,使用分子工具和人體的分子知識。 此覆核的目的將投擲在最近預付款的更多納米技術的光和影響對生物醫學。

新發展

與配藥適當和有效發運的醫療診斷是 nanosize 微粒找到實際應用的醫療區。 然而,有許多其他有趣提議對於使用 nanomechanical 工具在醫學研究和臨床運作領域。 這樣 nanotools 等候建築和目前是更多像幻想。 然而,他們也許是相當有用的和在不久的將來成為事實 [41]。

Nanodevices 在醫學可能發揮作用替換有缺陷或不正確地發揮作用的細胞,例如 Freitas 建議的 respirocyte [42]。 此人造紅血球比紅血球理論上能够有效提供氧氣。 它可能替換在血液循環的有缺陷的自然紅細胞。 respirocytes 的主要應用可能介入 transfusable 血液替換件、貧血症、產前/出生問題和肺紊亂的部分處理。

據報道 nanomachines 可能管理在患者的身體內的藥物。 這樣 nanoconstructions 可能傳送藥物到使處理的奇怪站點更加準確和準確 [43]。 有特定 ` 武器的相似的設備』能用於去除阻礙在這個循環系統或在腫瘤細胞確定和殺害。

納米技術的另一種重要應用關於醫學研究的和診斷是 nanorobots。 Nanorobots,運行在人體,在這個內存裡能監控不同的化合物的級別和記錄信息。 他們能迅速地用於一個特定組織的考試,較詳細地調查其生物化學,生物力學和 histometrical 功能。 正生物工藝學擴大處理選項範圍和效力可得到從 nanomaterials,分子納米技術出現再將擴展極大將來的藥物治療的效果、舒適和速度,當同時極大減少他們的風險、費用和侵襲力時。

生物工藝學允許定製生產和生物製藥和生物技術學的藥物,許多要求特殊公式化技術克服藥物關聯問題。 解決的這樣主要挑戰包括以下: 粗劣的可溶性、有限化工穩定性體外和體內在管理 (即短的半衰期) 以後,粗劣的要求藥物充實的生物相容性和可能地嚴格的副作用在站點活動 (瞄準) [44]。 Nanoparticulate 承運人被發展作為一個解決方法克服這樣發運問題,即藥物 nanocrystals、固定的油脂 nanoparticles (SLN)、 nanostructured 油脂承運人 (NLC)和油脂藥物共軛 (LDC) nanoparticles [44]。 承運人如報告由研磨器和同事是適當解決另外可溶性生物科技藥物的發運問題。 瞄準與這些承運人可以由一個非常簡單的途徑,有差別的蛋白質吸附 (PathFinder® 技術) 認識到。 被證明是的此技術足够高效累計充分地金額上限在腦子的藥物到達治療級別並且執行專業需求由一家製藥公司繼續處理。

與一個特定顏色的 nanodots 的 Quantum 小點認為是靈活的,并且可能提供一個便宜和容易的方法同時篩選一定數量不同的病毒出現的一個血樣。 它可能也產生醫師一個快速診斷工具檢測嚴格指示心肌梗塞起始特殊套的出現蛋白質。 在研究前線,這個能力同時標記多個原生質在和在細胞裡面可能允許科學家注意複雜蜂窩電話更改和活動與疾病相關,提供重要的線索為將來的配藥和治療學 (Quantum Dot Corporation) [45 的] 發展。

促進納米技術的應用的國家重點、肺和血液學院 (NHLBI) 計劃對 HLBS (重點、肺、血液和休眠) 研究和紊亂。 申請信息 (RFI)在納米技術方面開發了,與從科學家和醫師的忠告有利息的,對畫布途徑的更加清楚的科學界對開發和適用納米技術於 HLBS 紊亂。 包括科學家、工程師和醫師以專門技術的工作組在納米技術、 nanoscience 和 HLBS 醫學間在 2003年 2月 28日th見面了,使用 RFI 回應作為起點討論的。 工作組委託了估計納米技術的域和建議研究的方式。 工作組過度地警告納米技術的嚴格或受限制的定義,強調縮放比例連續流從 nanoscale 的到這個微小等級。 組也識別機會和挑戰區對更加進一步的發展與 nanoscience 的應用和納米技術相關對 HLBS 紊亂的被改進的診斷、處理和預防。 它開發了優先安排的推薦標準實現納米技術的應用到生物問題并且改進了病人護理 [46]。

抵抗組在藥房威爾士學校在加的夫大學的和其他查看多麼分子被印的聚合物可能是醫療有用的在臨床應用例如受控藥物版本、藥物監控設備和生物和抗體感受器官仿造物。 氨基酸和麻黃精分子被印的聚合物 (MIPs)被學習了作為潛在的生物感受器官仿造物,心得安 MIP 調查為其使用作為變稀在一個貼皮的控制設備 [47 的] 費率有選擇性的賦形劑。

第一人為電壓裝門的分子在 1995年 nanosieve 製造由查爾斯在科羅拉多州立大學的 R. 馬丁和同事 [48]。 馬丁的膜包含一一些與內徑的圓柱形金 nanotubules 一樣小像 1.6nm。 當小管帶陽電荷時,正離子被排除,并且仅負離子通過膜被運輸。 當膜接受負電壓,只有正離子可能通過。 相似的 nanodevices 可能與毛孔範圍、形狀和充電約束結合裝門的電壓達到離子傳輸準確的控制與重大的分子特異性的。 一臺精妙地敏感離子通道交換機生理傳感器由澳大利亞研究小組 [49] 編譯。

年 2003 可能被命名生物醫學的研究的一特殊年,因為我們慶祝了的排序的完成與在脫氧核糖核酸雙重螺旋結構的發現上th 50 週年相符由華森和痛性痙攣整個人類基因組。 在生物醫學的想像,我們在醫學和生理方面也目擊了授予諾貝爾獎在磁反應想像的二個先驅,保羅 Lauterbur 教授和彼得曼斯菲爾德先生。 這些地標活動幫助顯示迅速發展的影響在許多不同的學科的到生物醫學的研究。 槓桿作用和極大的進展在電子和信息技術由生物醫學的想像研究 [50] 達到了。 機會和挑戰在將來的生物醫學的研究在從分子生物學獲取的知識的並網在與化學、物理、工程、信息技術和納米技術瞭解生活的二義性和複雜和產生新的診斷和治療方法。

磷酸鈣 nanoparticles 存在非病毒向量唯一選件類,可能起高效和替代脫氧核糖核酸承運人作用對於基因被瞄準的發運。 極端底的範圍設計和綜合,範圍高度 monodispersed 脫氧核糖核酸被摻雜的磷酸鈣 nanoparticles 在 80nm 附近的直徑報告了 [51]。 脫氧核糖核酸被濃縮在納米顆粒裡面保護免受外部脫氧核糖核酸酶環境,并且可能安全使用在體外和活體內情況下調用被濃縮的脫氧核糖核酸。

nanomedicine 的組合的應用與光學跟蹤的基因發運蜂窩電話路和發生的轉染 biophotonics 通過使用 nanoparticles 作為一個非病毒向量最近被展示了 [52]。 基因發運是區嚴重的當前利益; 基因 (脫氧核糖核酸、核糖核酸和低聚核苷酸) 使用了作為分子醫學和被提供到特定細胞類型對禁止某不理想的基因表達或表示治療蛋白質。

納諾脫氧核糖核酸技術

在聚合酶鏈反應 [53 (PCR), 54 的] 發現上鋪平了道路對生物研究一個新的時代。 影響能感覺不僅在分子生物學領域,而且在其他聯盟的科學領域。 包括 streptavidin 和雙股的脫氧核糖核酸 的半合成脫氧核糖核酸蛋白質共軛,自被彙編的齊聚物網絡新穎的選件類可以被轉換成明確定義的超分子的 nanocircles 被開發了 [55, 56]。

脫氧核糖核酸streptavidin 共軛是可適用的作為新的免疫學試劑的生產的模件構件對蛋白質和其他抗原的超靈敏的痕量分析的通過免疫 PCR 方法 [57-59]。 與標準 ELISA (酵素鏈接的免疫吸附劑檢驗) 方法比較,因此免疫 PCR 是一個基於抗體的免疫測定法的特異性的組合與 PCR 的放大作用的指數功率,造成 1000 摺疊程度區分。

自被彙編的脫氧核糖核酸streptavidin 共軛在領域也被應用了的納米技術。 例如,共軛使用作為模型系統為離子可轉換的納米顆粒網絡,作為瀏覽的探測顯微學的 [60, 61] 毫微米縮放比例 ` 虛擬物質』定標標準,或者作為複雜生物化子的結構的合理的建築的被編程的構件,可能使用作為模板為增長毫微米縮放比例無機設備 [62, 63]。 單一被中斷的脫氧核糖核酸和 streptavidin 共價共軛使用作為生物化子的適配器為 biotinylated 大分子的鉗製在固定的基體通過核酸雜交。 此 ` 脫氧核糖核酸處理鉗製』允許固定的基體的可逆和站點有選擇性的 functionalization 與金屬和半導體 nanoparticles 的或,反之亦然,金 nanoparticles 的脫氧核糖核酸處理的 functionalization 與蛋白質的,例如免疫球蛋白和酵素。 功能 biometallic nanostructures 的製造從金 nanoparticles 的和抗體被應用作為在 bioanalytics [64 的] 診斷工具。

從事變化映射的發行在包含二百萬唯一核苷酸多形性 (國際 SNP (SNPs) 映射工作組的人類基因組順序上的, 2001),下個挑戰是使用此信息的技術的發展以有效方式。 必須改進 Genotyping 方法為了由至少二個數量級增加處理量啟用找到配藥,生物技術學和學術的研究在基因變形和疾病之間的關聯,以在新穎的診斷和療法的發展的結果潛在。 對脫氧核糖核酸提取和放大作用的新的途徑削減了為這些進程的需時對秒鐘。 使用血絲電泳法和高性能液相色譜, Microfluidic 設備通過非常迅速片段分隔啟用多形性檢測,與試劑和原生質一起混合和運輸在集成系統 [65]。 在將是與高處理量 SNP genotyping 的需求兼容脫氧核糖核酸提取和洗淨系統的發展的基本的目的是:

·         脫氧核糖核酸的版本從細胞的到沒有脫氧核糖核酸的酶 (即核酸內切酶) 或機械 (剪的) 細分的解決方法裡;

·         可能阻礙脫氧核糖核酸放大作用或雜交檢驗的刪除蜂窩電話殘骸 (即蛋白質);

·         高處理量和經濟脫氧核糖核酸範例準備與減少介入的程序的數量的簡化的協議;

·         危害化工需求避免儘量使處理和處理費用減到最小;

·         脫氧核糖核酸產量的質量一貫性和數量在範例中的,以便量化是多餘的和隨後的放大作用和雜交可以是到高度增殖率;

·         一個非常有效率的進程,保證期望的檢驗的極大數量的足够的用品; 并且

·         將啟用常規被抽樣的切片檢查法直接裝載對這個系統的界面 [65]。

在納米技術的潛在造成迅速高處理量 SNP 分析是最明顯的與巧妙的生物芯片平臺。 一個電子上可尋址的微陣列平臺的發展如所描述由 Heller L. 2000年 [66] 等提升了 Nanogen Inc. (聖迭戈加利福尼亞美國)。 提供一個或更多技術平臺的挑戰有能力在 SNP 10 個基因型等級的審查處理量上7 每天的將需要達到,允許在將被設立的基因和疾病之間的重大的關聯。 另外,技術平臺也將需要提供經濟尺度,這樣費用每個基因型將是少於 0.01$ 必要的大小的篩選是可行的。 從納米技術的迅速地開發的域,新穎的工具和進程引入以潛在提供需要的功能 [67-69]。

在副本的過程中,發生在幾乎接近的 SNPs 區別彼此在這條染色體通常關聯的歸結於連接,并且此相關性的區域被命名連接失衡。 那裡重大的關聯發生在基因差異被觀察在特定 SNPs 和疾病的出現之間,易受影響的基因可以被識別。 必要的統計估計消滅假陽性結果由 McCarthy 覆核和 Hilfiker (2000) [70]。 他們建議在樣本大小的一個線性增量為每個數量級是必要的在被測試的標記的數量的增量。 因此,一個易受影響的基因的正面識別從一個檢查程序的包括 1 百萬 SNPs 將要求 1000的最小的樣本大小 (即至少 10 SNPs9 必須被篩選)。

Nanoparticles 可以為腫瘤細胞的定量和定性體外檢測使用。 他們通過集中和保護標記提高檢測進程免受降低,為了使這個分析更加敏感。 例如, streptavidin 上漆的螢光多苯乙烯 nanospheres Fluospheres® (綠色熒光) 和 TransFluospheres® (紅色熒光) 在唯一顏色流式細胞術被應用檢測在 A431 細胞 (人力 (EGFR)表皮樣的癌細胞) [71 的] 表皮增長因子感受器官。 結果向顯示螢光 nanospheres 25 倍更比那提供了區分共軛 streptavidin 熒光素。

新工具可能現在被開發,設計在 proteomics 和納米技術的交叉點,藉以 nanoharvesting 的作用者可以被逐漸灌輸到這個循環 (即被微商數化的金微粒) 或到吸收的血液收集設備作為″分子拖把″并且放大存在的被限制和 complexed 生物標誌 [72-74]。 這些 nanoparticles,與他們被限制的診斷貨物,可以通過質譜分析直接地被查詢顯示低分子量和被豐富的生物標誌簽名。 最終,所有途徑的實用程序檢測的疾病在其對耐心的結果和無病生存 [75 的] 臨床影響被估計。 什麼在疾病的研究中一般來說,緊急需要是可能檢測可治癒的病前生物標誌和不好檢測先進的疾病的發展。

對比作用者被裝載了在腫瘤診斷目的 nanoparticles 上。 物理化學的功能 (顆粒大小、表面電荷、表面塗層,穩定性) nanoparticles 在特定站點利益允許重定向和這個標記的濃度。 被標記的膠質微粒能使用作為放射診斷的作用者。 另一方面,一些非被標記的膠質系統已經是在使用中的,并且一些仍然被測試作為在相關診斷程序的對比作用者例如計算機控制 X線斷層掃描術和核磁共振的想像。

迄今, radionucleide 使用的研究在診斷想像的與癌症檢測的 nanoparticles 将被發布。 然而,當常規膠質微粒可以是機構細胞像肝臟、這個脾臟、肺和骨髓的,并且,當長流通 nanoparticles 可能有在血液循環或這個淋巴系統的區劃本地化是所有這些的機構腫瘤發展的潛在的站點,這些膠質系統可能可能地改進腫瘤診斷。

或許將來,設計與特定吸附親和性的 nanoparticles 可以被重新懸掛到收集的體液或者甚而被注射直接地到這個循環。 nanoparticles,與被限制的分子一起,在設計的補白可能直接地被獲取和由超高分辨率質譜分析 (即傅立葉變換離子回旋共振) 直接地對表示懷疑。

氧氣是其中一種在有氧系統的主要代謝產物,并且被溶化的氧氣的評定是在醫療,行業和環境應用的至關重要。 最近興趣在評定的被溶化的氧濃度方法上集中主要於光學傳感器,由於他們的好處超過常規測量電流的電極他們是更加快速的,不消耗氧氣和沒有容易地被毒害 [76, 77]。

光學小卵石 (生物局限化的埋置濃縮的探測) nanosensors 為被溶化的氧氣被開發了使用有機被修改的硅酸鹽 (ormosil) nanoparticles 作為矩陣。 ormosil nanoparticles 通過一個基於 sol 膠凝體的進程準備,包括核心微粒形成與 phenyltrimethoxysilane 的作為一塊塗上的層形成跟隨的前體與 methyltrimethoxysilane 作為前體 [78]。 高度有滲透性的結構和 ormosil nanoparticles 的疏水本質,以及他們小型,起因於對被溶化的氧氣的一種非常好的整體熄滅的回應和在全部的範圍的一種線性回應, 0 -100% 氧氣飽和的水。 此小卵石傳感器有更高的區分和一個更加清楚的線性以及更長的勵磁和放射波長,造成蜂窩電話評定的減少的背景噪聲。 小卵石傳感器是非常好的根據他們的反演性和穩定性對浸出和長期儲備。 變化一個實時監視在被溶化的氧氣上的由於在一個閉合的房間的細胞呼吸作用由基因槍被傳送的小卵石做。 此傳感器現在為氧氣和葡萄糖 [78 的] 同時細胞內評定是應用的。

納米技術的應用對 P450 酵素的

細胞色素 P450 與生物分析 [第79區] 是高度相關的。 他們在藥物發展和發現過程今天形成酵素一個大家庭當前在所有組織重要對多數藥物新陳代謝在使用中,扮演重要作用。 他們作為插入的催化劑氧氣分子的二個原子之一到與相當清楚的 regioselectivity 的各種各樣的基體 (r),導致另一個氧原子的伴隨減少澆灌如下面這個等式所顯示 [29]。

幾個方法在基體銷售量審查的文件報告了由 P450s 以一個高處理量格式 [80-83]。 然而,他們全都缺乏限制到測試 P450 酵素的活動通過一個特定標記基體的轉換的檢測,但是 Tsotsou 等 2002年 [84] 能開發稱碱方法的方法,可能檢測所有 NAD (P) H 或 NAD (P) 受撫養者酵素+ 銷售量。 在這些研究前線的進展和他們的組合為這些酵素的將來的應用提供一個強大的平臺,關於蛋白質列陣技術。

納米技術的應用對組織工程的

組織工程在這個機體的外科位置或正常維修服務的刺激體外在原處跟隨的新的組織的創建基礎上使用活細胞 bioartificial 構建或植入管被引入在故障附近區。 雖然它與使用人力材料主要有關,從這名患者 (自身) 或從其他人力來源 (allogeneic),從其他哺乳動物的來源的材料在人也被應用了 (xenogeneic)。

微電子學的在創建可能代替一个是最終害病的,例如眼睛,耳朵的正確地 bioartificial 組織的介入或納米技術或機構,重點或者聯接被想像了。 可植入的可移植的彌補性裝置和 nanoscaffolds 用於生長人工器官是納米技術研究員的目標。 合理提前 hydroxyapatite Nanoengineering 骨頭替換的 [85, 86]。

將來,我們可能想像醫療 nanodevices 定期地被種入甚至被注射到血液監控健康和自動地參加系統維修服務從被設立的平均數偏離的世界。 這些 nanobots 可能通過為他們專門製作個性化耐心的基因型和表現型優選干預在早期疾病表達式 [4 其間]。

新的機構增長

細胞 Nanoscale 大廈可以由他們的被編程的副本完成。 信號反覆傳輸與期望範圍和形狀表單的指令建造場所。 當完全指令完成時,機構可以根據先決條件的說明增長。

能有必要的脫氧核糖核酸編碼的這些機構是與必需的人體免疫學狀態兼容。 這可能提高人為結構的綜合化與活組織的,存在一個更加適當的界面對生物系統。 在缺乏的好處免疫反應不同的今天施主機構移植。 將來這可能完成在機構故障紊亂的管理的突飛猛進。

AZoNano - 納米技術在線日記帳 - 新的機構 nanoscale 建築和增長的圖形式表示。

新的機構 nanoscale 建築和增長的圖形式表示。

分子想像

使用基因上編碼螢光和生物發光申報人的新的想像途徑 (即,有啟發性或發光的識別標籤) 為活體提供顯示的答案如以前從未被觀察。 這些申報人的情報可以用於提高對人類生物學的我們的瞭解和治療途徑的發展許多疾病的,包括癌症,傳染, neurodegenerative 和心血管疾病。

到目前為止除之外繼續進行用分子代理,行業領袖做也陳列允許科學家查看有機體在這個分子級別的快速展開的成像技術 (表 2)。

表 2. 最新的產品在分子想像和被關聯的生產公司中

產品名稱

公司 (ies)

 

SPECT/CT 雜種想像系統

飛利浦醫療系統/西門子醫療解決方法

 

GFAP 盧克 (glial 纖維狀的酸蛋白質)

 

超聲波泡影

AG Schering

 

NeuroSpec™ (放射診斷的作用者)

Tyco 醫療保健/Mallinckrodt Inc。

 

測試所在地超 (系統)

GE 醫療系統

Definity® 或 Sonolysis™ (nanosurgery)

ImaRx

·         SPECT/CT 混合系統比標準攝像裝置迅速,高效地和明顯地獲取關於分子和蜂窩電話進程 (增長和活動) 和解剖詳細資料的功能信息 (範圍和形狀) 一個被瞄準的分子結構。 從這些系統得到的圖像可能協助解決與腫瘤的迅速確定,對適當的處理,精密地毀壞靶細胞的被瞄準的療法發運的分析,并且接著估計處理效果。

·         氙介紹其更新的光導致基因改造的動物設計 (GFAP 盧克) 在分子想像的第 3 次年會的社團期間。 此設計可能被證明是跟蹤的故障的一個重要在慢性神經學條件的設計和維修服務例如之後局部缺血的中風或帕金森病。

·         超聲波對比作用者分散光并且允許這位臨床工作者發現的由微小的 「微泡″製成心肌的哪個零件拙劣地發揮作用。 因為它故意地打亂這個模式并且導致一個非常嚴格和高度典型臨時作用,超聲波的區分和靈活性做它這個最敏感的方法想像微泡。 例如,

·         也叫作 Sonolysis™的 Definity® 是新穎的治療應用的充滿氣體的微泡。 對於溶化血管血栓形成,微泡靜脈內被管理给患者或被注射局部到一個特定血管結構例如血管貪汙。 超聲波適用外部 (或能通過導尿管在內部地適用) 在血塊的區提供局限化的,被瞄準的活動。 當微泡噴洒這個凝塊,他們作為超聲波搏動泡影并且炸毀在超聲波域的泡影的 micromechanical 設備,導致血塊解散。 Sonolysis nanosurgery 局部血管血栓形成的處理的被瞄準的 nanoinvasive 療法。 比較對待的血栓形成替代療法, sonolysis 比機械血栓切除術和快速地比常規藥方買得起潛在的優點較不入侵的有出血的較少風險。

·         NeutroSpec™是標記白細胞和骨髓的前體,不用對血液刪除和再射入的需要到患者裡的一放射診斷的作用者。 此新產品是為有五年老和腸癰的模棱兩可的符號的病人。 NeutroSpec 也實現通過伽瑪照相機被生成的圖像的形象化允許醫師迅速和容易地找出從而消滅時間延遲和風險的傳染站點通常參加與替代白細胞標記的進程。

·         測試所在地超是一個頭等容量 CT 系統能够定量生理評定和組織、腫瘤和組織灌洗精心製作的解剖學。 所在地超也進行圖像購買以費率的分秒,啟用動態想像。

彙總

納米技術的申請的多重學科的域對發現新的分子和操作那些可用的能自然目炫在其潛在改進醫療保健。 nanobiotechnology 副產品能在這個世界的所有國家(地區) 間使用。

將來,我們可能想像醫療 nanodevices 定期地被種入甚至被注射到血液監控健康和自動地參加系統維修服務從這個正常模式偏離的世界。 持續的推進在領域的生物醫學的納米技術是研究小組的設置和協作在補充域的。 這樣協作不僅在專業水平專業必須被維護,但是國際上地。 國際合作的成功的發展和實施促進對研究的全球性眼光并且一般來說帶來福利對人類。 然而,在醫學的納米技術面對極大技術障礙長時間的推遲和許多故障是不可避免的。 同樣,在戰爭不應該理當如此它 nanobiotechnology 的危險和負結果,當適用,在恐怖分子和災害與其在能源生成的應用相關,當和它進攻時或風險的現有量與在血液循環的 nanoparticles 相關。 應該感激納米技術本身不是一個唯一湧現的科學學科,然而相當會合點像化學、物理、生物和帶來的材料學的傳統科學對於這些新穎的技術的發展和專門技術是必需的這個必需的集體的知識。

鳴謝

作者希望表示他們的謝意对人 M. Tremblay 和雅各布 Bonlokke 並且 Cecile Bilodeau,設計的圖 1. 視聽部門女士博士他們的原稿和有用的建議的評論的教授。

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

Last Update: 13. June 2013 01:16

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