OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0116

Онкологическое Исследование - Nanoparticles, Nanobiosensors и Их Польза в Онкологическом Исследовании

Priya Pathak, V.K. Katiyar и Shibashish Giri

Pty Ltd. AZoM.com Авторского Права

Это статья Системы Вознаграждениями Открытого Доступа AZo (AZo-ВЕСЕЛ) распределенная в соответствии с AZo-ВЕСЕЛ http://www.azonano.com/oars.asp которым польза разрешений неограниченная предусмотрела первоначально работу правильно процитирована но ограничена к общественный распределению и воспроизводству.

Представлено: 28-ое июня 2007

Вывешено: 12-ое сентября 2007

Покрытые Темы

Конспект

Введение

Поставка Карциномы и Снадобья

Химиотерапия через Nanoparticles

Nanoparticles и Их Роль в Карциноме

Переход Кислорода, Питательного Вещества & Nanoparticles Внутри Тумора

Биосенсоры, своя История & Уместные Применения

Что Биосенсоры?

Компоненты Биосенсора

Сразу Биосенсоры Обнаружения

Косвенные Биосенсоры Обнаружения

Развитие Nanobiosensors

Биосенсор Nanobiosensor (Состояния Окружающей Среды Контроля на Одноячеистом Уровне)

Важность Nanosensors в Анализе Клетки

Оптически Биосенсор

Электрическое Nanosensors

Электрохимический Биосенсор

Биосенсор Nanowire

Вирусное Nanosensor

Биосенсоры Nanoshell

Nanotube Основало Биосенсоры

Nanobiosensors и Карцинома

Пункт Испытания Внимательности

Глобальный Сценарий

Заключение

Подтверждение

Справки

Детали Контакта

Конспект

Нанотехнология показывала замечательный потенциал вылечить заболевание рака. Она приносила новый размер к онкологическому исследованию.

Университет и промышленные исследователя последовательно работали к многочисленним развитиям nanobiosensor, которые дают форму к новым платформам для бол-свободных, точных, и выборочно чувствительных развитий диагностических биосенсоров. Индустрия биосенсора эволюционировала непрерывно в прошлом немногие леты и ожидано, что поддерживает неуклонный рост производительных сил в будущем.

Конечная цель nanobiosensors определить заболевание на самом предыдущем этапе возможном, идеально на уровне одноячеистых или множественных клеток этапов рака. Для того чтобы достигнуть этой цели, деятельностям при научных исследований и разработки в нанотехнологии нужно быть предпринятым для того чтобы улучшить эффективность диагностик в-vivo и в-vitro. Nanobiosensors должно предложить диагностические инструменты более лучших чувствительности, характерности, и надежности. В этой бумаге, были обсужены несколько типов nanobiosensors основанных на различных принципах вместе с их применениями.

Технология Nanobiosensor дает новый доступ к процессам раковой клетки молекулярным. Nanobiosensors может обеспечить значительно потенциал в раннем предупреждении и обнаружении агентов рака как химические и биологические поллютанты, опасные агенты и патогены.

Новые стратегии биосенсора позволили бы раку испытывая быть выполненным более быстро, недорог и надежно в децентрализованной установке. Новейшая разработка и выдвижения в нанотехнологию приносили новую проницательность к nanobiosensor. Эта бумага обеспечивает самый последний прогресс в поле nanoparticles и nano-биосенсоров для лечения рака.

Введение

Nanoparticles сперва было начато приблизительно 35 лет тому назад [1]. Они первоначально были начаты как несущие для вакцин и агентов химиотерапии рака.

В поставке любого nanoparticle внутри фармакокинетик тела и сыграйте очень важную роль. Фармакокинетик общаются с поставкой снадобья внутри человеческого тела. Когда inters снадобья тело внутривенно оно идут через абсорбциу, распределение, метаболизм & исключение. Результат зависит главным образом на physiochemical свойствах снадобья (Молекулярного веса, формы, обязанности, и водяной растворимости) и поэтому на своем химическом строении. Цель всех осложненных средств доставки снадобья, поэтому, поставить лекарства к специфически пристрелнным частям тела до средство которое может контролировать администрацию терапией посредством или физиологопсихологического или химического пуска. Успешной системе на несущей частоте снадобья нужно продемонстрировать оптимальную нагрузку снадобья и выпустить свойства, длительность хранения и низкую токсичность. Nanoparticles желательно для поставки снадобья из-за нескольких свойств. Их можно использовать для того чтобы увеличить растворимость снадобья, иметь более низкую токсичность, обеспечить снадобье сразу, bioavailability увеличения и поставку снадобья цели [2].

В первой части бумаги мы сфокусировали на nanoparticles, их переходе & поставке снадобья рака. В второй части мы обсуждаем биосенсоры, их релевантность в здравоохранении и в последней части, развитие nanobiosensors, их роль в внимательности рака, биосенсоры и глобальный сценарий.

В прошлом немногие научные работники лет показали достаточный интерес для успешной поставки снадобья используя nanoparticles. Новая эра более перспективнейша потому что научные работники имеют их биосенсоры/nanobiosensors самого последнего развития т.е. Биосенсоры под развитием [3] на сверх 35 лет и исследование в этом поле будет очень популярным на 15 лет. Хотя биосенсоры использованы для нескольких клинических применений, немногие биосенсоры были начаты для рак-родственного клинического испытания. Оно важен понять сложность и некоторы из базовых элементов биологии рака начиная биосенсоры для испытания рака. Польза биосенсоров для испытания рака клинического может увеличить скорость и гибкость assay, включить анализы multi-цели и автоматизацию и уменьшенные цены диагностического испытания. Она показывала большой потенциал искоренить много заболеваний включая рак.

Обще эта бумага линяет свет на самых последних развитиях в поле внимательности рака.

Поставка Карциномы и Снадобья

Карцинома бесконтрольное заболевание но своя судьба все еще нерешительна. Никакое сомнение в последнем немногие научные работники декад не показывало прогресс для того чтобы нанести поражение этому заболеванию а не могл все еще искоренить рак от общества.

Тип Тумора Таблицы 1.

Васкулярный Тумор

Avascular тумор

Клетки 50%

Перед кровеносными сосудами

Кровеносные сосуды 10%

Питательное Вещество полученное через диффузию

Матрица 40% Экстренная клетчатая

Клетки в центре голодают

Структура Сосуда не организована

Клетки на увеличении периферии

May быть доброкачествен и помещен или злокачественн

Клетки в интерьере quiescent

Рост ограничиваемый к немного mm в диаметре

Кровеносные сосуды Тумора имеют несколько ненормальностей сравненных с физиологопсихологическими сосудами как относительно большое количество клеток эндотелия пролиферировать, увеличенного tortuosity и аберрантного образования мембраны подвала. Быстро увеличивая vasculature тумора часто имеет прерывный эндотелий, с зазорами между клетками которые могут быть нескольк 100 nanometres больших [4].

Макромолекулярные тропа перехода через сосуды тумора происходят через открытые зазоры (соединения Interendothelial и transendothelial каналы), везикулезные vacuolar органелл и фенестрации. Однако остает состязательно которое тропа большей частью ответствены для hyperpermeability и макромолекулярного transvascular перехода.

Interstitium Тумора также охарактеризован высоким внутрипоровым давлением, водя к наружному конвективному внутрипоровому потоку жидкости, так же, как отсутствием анатомически хорошей определенной действуя лимфатической сети. Следовательно, переход портиворакового снадобья в interstitium будет управлен физиологопсихологическими (т.е., Давление) и physicochemical (т.е., состав, структура) свойствами самими interstitium и physiochemical свойствами [5] молекул (т.е., размер, конфигурация, обязанность, hydrophobicity). Физиологопсихологические барьеры на уровне тумора (т.е., бедно vascularized зонах тумора, кислотной окружающей среде, высоком внутрипоровом давлении и низком microvascular давлении) так же, как клетчатом уровне (т.е., измененной деятельности специфических систем энзима, измененной регулировке apoptosis и основанном переходом механизме) и в теле (т.е., распределении, биотрансформации и зазоре портиворакового агента) необходимо отжать к агентам поставки портивораковым к клеткам внутри - vivo тумора.

Стратегия смогла быть связать antitumor снадобья с коллоидными nanoparticles, с целью для того чтобы отжать non-клетчатые и клетчатые основанные механизмы сопротивления и увеличить селективность снадобиь к раковым клеткам пока уменьшающ их токсичность к нормальным тканям. Очень медленное, требующий много времени развитие в обработке строгих заболеваний водило к принятию multidisciplinary подхода к пристрелнным поставке и отпуску снадобиь, underpinned nanoscience и нанотехнологией.

Несущие Снадобья включают micro и nanoparticles, micro и nanocapsules, липопротеины, липосомы, и мицеллы, которые можно проектировать медленно для того чтобы ухудшить, реагируют к стимулам и мест-специфически. Конечная цель уменьшить ухудшение и потерю снадобья, предотвратить вредные побочные эффекты и увеличить наличие снадобья на месте заболеванием.

Химиотерапия через Nanoparticles

Химиотерапия используя nanoparticles [6] была изучена в клинических испытаниях для несколько лет и серий изучений была опубликована в этом отношения. Вообще, средства доставки снадобья nanoscale для химиотерапии можно разделить в 2 категории: Основанные Полимер и липид. Nanoparticles основанные Полимером успешне.

Nanoparticles и Их Роль в Карциноме

Игра Nanoparticles очень важная роль в онкологическом исследовании. Должно к весьма малому размеру nanomaterials они более охотно приняты вверх человеческим телом. Nanomaterials могл пересечь биологические мембраны и клетки, ткани и органы доступа которые больш-определили размер частицы нормально не могут. Nanoparticles стабилизированные, твердые коллоидные частицы состоя из biodegradable полимера [7] или материалов и ряда липида в размере от 10 до 1.000 nm. Снадобья можно поглотить на поверхность частицы, поймать в ловушку внутри полимера/липида, или растворить внутри матрица частицы.

Нанотехнология имеет большущий потенциал сделать важный вклад в предохранении рака, обнаружении, диагнозе, воображении и обработке. Она может пристрелть тумор, снести возможность воображения для того чтобы документировать присутсвие тумора, дефектов чувства патофизиологических в клетках тумора, поставить терапевтические гены или снадобья основанные на характеристиках тумора, ответить к внешним пускам для того чтобы выпустить агент и документировать реакцию тумора и определить остаточные клетки тумора.

Nanoparticles имеет преимущества из-за своего размера. Из-за их размера они могут легко войти малые места. Nanoparticles привлекало внимание научных работников из-за их многофункционального характера. Nanoparticles имеет большую поверхностную область к коэффициенту тома, тому помогает в диффузии [8] также водя к специальным свойствам как увеличенные жара и химическая устойчивость.

Переход Кислорода, Питательного Вещества & Nanoparticles Внутри Тумора

Большая Часть из ~1013 клеток в человеческом теле [9] внутри немного диаметров клетки кровеносного сосуда. Этот замечательный подвиг организации облегчает поставку кислорода и питательных веществ к клеткам которые формируют ткань тела. Он также включает эффективную поставку большинств медицин. В результате бедно организованного vasculature в твердых туморах, лимитированная поставка кислорода и других питательных веществ к клеткам которые дистантны от функциональных кровеносных сосудов.

Одиночная раковидная клетка [10] заключенная здоровой тканью скопирует на тарифе более высоко чем другие клетки, устанавливая напряжение на nutrient поставке и удалении метаболически отходов. Как Только малая масса тумора формировала, здоровая ткань не будет воевать с раковыми клетками для недостаточной поставкы питательных веществ от кровеносного русла. Клетки Тумора двинут здоровые клетки до тех пор пока тумор не достигнет размер ограничиваемый диффузией maximal. Пока клетки тумора типично не начнут apoptosis в низкой nutrient окружающей среде, они требуют нормальных строительных блоков функции клетки как кислород, глюкоза и аминокислоты. Vasculature был конструирован для того чтобы поставить ткань now потухшую здоровую которая не установила как максимум требование для питательных веществ должных к своим более медленным темпам роста. Клетки Тумора поэтому будут продолжаться разделить потому что они делают так не принимая во внимание nutrient поставкы но также много клеток тумора умрут потому что количество питательных веществ нет достаточно. Клетки тумора на наружном крае массы имеют самый лучший доступ к питательным веществам пока клетки на внутренности умирают создать некротический сердечник внутри туморы которые полагаются на диффузии для того чтобы поставить питательные вещества и извлечь отходы.

В сути, формы номинальные размера тумора, как тариф пролиферации равны к тарифу смерти клетки до тех пор пока не создано более лучшее соединение с циркуляторной системой.

Диаграмма 1. тумор Карциномы: Некротическо, Seminecrotic, зона Пролиферировать

Активный пристреливать тумора nanoparticles [11] включает прикрепить молекулы, известные собирательно как лиганды, к снаружи nanoparticles. Эти лиганды внесметны в что они могут узнать и связать к комплементарным молекулам, или приемным устройствам, нашли на поверхности клеток тумора. Когда такие пристреливая молекулы добавлены к nanoparticle поставки снадобья, больше из портиворакового снадобья находит и вводит клетка тумора, увеличивая эффективность обработки и уменьшая токсические влияния на окружать нормальную ткань. Разные виды nanoparticles начаты для того чтобы поставить снадобье на месте цели.

Диаграмма 2. Лиганды на поверхности nanoparticles помещенных в приемные устройства клетки, позволяющ помещенным молекулам снадобья вписать клетку тумора после связывать

Кажется, что держат Nanoparticles и другие nanostructures большой посыл на будущее лечения рака. Характеристики nanoparticles [8] для поставки снадобья рака даются ниже:

Характеристики Таблицы 2. nanoparticles используемых для поставки снадобья рака

Структура

Размер

Роль в поставке снадобья

Углерод магнитное Nanoparticles

40-50 nm

Для поставки снадобья и разрушения пристрелнной клетки

Dendrimers

1-20 nm

Держать вещества терапевтики как ДНА в их полостях

Керамика Nanoparticles

~35 nm

Аккумулируйте исключительно в ткани тумора и позвольте снадобью подействовать по мере того как сенсибилизатор для терапии photodynamics без быть выпущенным

Хитозан Nanoparticles

110-180 nm

Высокая эффективность заключения. В отпуске vitro изучения показывают что влияние взрыва пропустило медленным и непрерывным отпуском.

Липосомы

20-25 nm

Новое поколение липосом которые включают fullerenes для того чтобы поставить снадобье которые не водорастворимы, то клонит иметь большие молекулы

Липопротеин Низкой Плотности

20-25 nm

Снадобье solublized в сердечнике липида или прикрепленное к поверхности

Nanoemulsions

20-25 nm

Дайте Наркотики в oil/or в жидкостных участках для того чтобы улучшить абсорбциу

Nanolipispheres

25-50 nm

Внесение Несущей липофильных и гидрофильных снадобиь

Смеси Nanoparticles

~40 nm

Прикреплено к направляя молекулам как Mabs для пристрелнной поставки снадобья

Nanoparticles

25-200 nm

Подействуйте по мере того как непрерывные матрицы содержа разметанное или растворенное снадобье

Nanopill/Мицелла

20-45 nm

Сделано для 2 молекул-одн полимера намочите - репеллент и другое гидродобн-что собственная личность собирает в вызванную сферу мицеллой которая может поставить снадобья к специфическим структурам внутри клетка

Nanospheres

50-500 nm

Полые керамические nanospheres созданные ультразвуком

Nanovesicles

25-3000 nm

Одиночные или multilamellar сферы bilayer содержа снадобья в липидах

Полимер Nanocapsules

50-200 nm

Использовано для заключать снадобья

Биосенсоры, своя История & Уместные Применения

Биосенсоры играют существенную и важную роль в медицине, индустрии и окружающей среде, предусматривая по заведенному порядку анализ, критический контроль, и раннее выявление проблем и пунктов кризиса.

Что Биосенсоры?

Биосенсор прибор для обнаружения analyte который совмещает биологический компонент с physicochemical компонентом детектора. Он совмещает биохимическое опознавание/связывая элемент (лиганд) с преобразовательным агрегатом сигнала (датчиком).

Биосенсор

Analyte

Био-Приемное Устройство

Датчик

Биокатализатор

Усилен, обработан и показан выход от датчика

Диаграмма 3. Схематическое графиком течения показывая главным образом компоненты биосенсора.

История биосенсоров [12] очень стара. В 1956, Jr. Leland C Clark, который как отец Биосенсоров, опубликовал его окончательную бумагу на электроде кислорода.

Случаи Таблицы 3. Определяя в истории развития биосенсора [13]

Год

Развитие Биосенсора

1916

Первое отчет о обездвиживание протеинов: адсорбция инвертина на активированном угле

1922

Первый стеклянный электрод пэ-аш

1956

Вымысел электрода кислорода

1962

Первое описание биосенсора: амперометрический электрод энзима для глюкозы

1969

Первый потенциометрический биосенсор: уреаза лишенная подвижности на электроде амиака для того чтобы обнаружить мочевину

1970

Вымысел Ионоселективного Транзистора Пол-Влияния (ISFET)

1972/5

Первый коммерчески биосенсор: Биосенсор глюкозы Аппаратур Yellow Springs

1976

Панкреас Первого ухода за больным искусственний (Мили)

1980

Первое волокно - оптический датчик пэ-аш для внутри - газы крови vivo

1982

Первое волокно - оптическое - основанный биосенсор для глюкозы

1983

Первое поверхностное immunosensor резонанса (SPR) плазмона

1984

Во Первых посредничанный амперометрический биосенсор: ferrocene используемое с глюкозой окисляет для обнаружения глюкозы

1987

Старт биосенсора глюкозы крови MediSense ExacTech™

1990

Старт Pharmacia BIACore SPR-основал систему биосенсора

1992

Я-STAT запускает ручной анализатор крови

1996

Glucocard запустило

1996

Abbott приобретает MediSense для $867 миллионов

1998

Старт биосенсора глюкозы крови Взятия LifeScan Быстрого

1998

Слияние Roche и Boehringer Мангейма для того чтобы сформировать Диагностики Roche

2001

LifeScan закупает дело испытания глюкозы Инвернесса Медицинское для $1.3billion

2003

Я-STAT приобретенный Abbott для $392 миллиона

2004

Abbott приобретает TheraSense для $1,2 миллиарда

Компоненты Биосенсора

Биосенсор состоит из 3 частей [14]:

•        Чувствительный биологический элемент (приемные устройства например Тканей, Микроорганизмов, Органелл, Клетки, Энзимы, Антитела, Нуклеиновые кислоты, Синтетические приемные устройства, Воспринимая органы etc)

•        Датчик (Действует как интерфейс, измеряя физическое изменение которое происходит с реакцией на bioreceptor после этого преобразовывая ту энергию в измеряемый электрический выход.) Физические датчики: Оптически, Электрохимический, Opto-Электронный, Пьезоэлектрический, Магнитный Восходящий Поток Теплого Воздуха, MASS.

•        Элемент детектора (Сигналы от датчика переданы к микропроцессору где они усилены и проанализированы, Данные после этого преобразованы к блокам концентрации и перенесены к запоминающему устройству дисплея или/и хранения данных.)

Датчик [15] преобразовывает биохимические взаимодействия в измеряемый электронный сигнал. Электрохимические, электрооптические, акустические и механически датчики среди много типов найденных в биосенсорах. Датчик работает или сразу или косвенно.

Глава Таблицы 4. обнаружения

Биосенсоры

Изменение Измерений Внутри

Пьезоэлектрическо

Масса

Электрохимическо

Электрическое распределение

Оптически

Интенсивность света

Калориметрическо

Жара

Сразу Биосенсоры Обнаружения

Сразу датчики опознавания, в которых биологическое взаимодействие сразу измерено типично, лиганды пользы non-каталитические как приемные устройства или антитела клетки.

Косвенные Биосенсоры Обнаружения

Второй тип датчиков, косвенных датчиков обнаружения, полагается на вторичных обозначенных элементах которые часто дневно маркированные антитела или каталитические элементы как энзимы.

Биосенсоры также охарактеризованы [16] их характерностью, или их способностью узнать одиночную смесь среди других веществ в таком же образце. Селективность биосенсоров определена как bioreceptor, так и методом transduction.

Много потенциальных применений биосенсоров. Главным образом требования для биосенсора причаливают для того чтобы быть ценны оперируя понятиями исследования и коммерческих применений.

Немногие уместные применения даются ниже:

•        Диагностики Карциномы

•        Обнаружение патогенов

•        Открытие Снадобья и оценка биологической деятельности сформованных смесей

•        Определение выпарок снадобья в еде как антибиотики

•        Контроль Глюкозы в пациентах Etc. мочеизнурения

Биосенсоры Таблицы 5. Различные, глава, применения и уместные справки

Биосенсоры

Принцип

Применения

Справки

Оптически биосенсор

Колориметрическо для цвета, Фотометрическо для интенсивности света

Обнаружение заболевания любит рак, сразу определение глюкозы в крови используя reagentless оптически биосенсор

[17], [18]

Поверхностный биосенсор (SPR) resonance* Плазмона (оптически Изобретенный биосенсор) (: Biacore Международный AB (Biacore), 1990)

Явление Evanescent волны

Обнаружение и идентификация биологических analytes и биофизический анализ биомолекулярных взаимодействий

[19]

Электрохимический биосенсор

Обездвиживание биомолекул

Польза в Assays Bioaffinity для Определять ДНА и Свои Effectors, также Электрохимическое измерение концентрации глюкозы крови

[20], [21]

Биосенсоры ДНА

Гибридизация Нуклеиновой кислоты rennealing между ssDNAs от различных источников

Биосенсоры ДНА могут обнаружить присутсвие генов или генов мутанта связанных с унаследованными людскими заболеваниями

[22]

Nanotube основало биосенсор (открытие nanotubes (CNTs) Углерода Iijima в 1991)

Мы сообщаем систему для двумолекулярных assays которая использует nanotubes углерода как как электрод, так и как участок обездвиживания в приборе основанном electrochemiluminescence воспринимая

Обнаружение био молекул любит Streptavidin и IgG, применение в immunoassays, nuclic кисловочных assays зонда, assays для analytes клинической химии

[23], [24]

Пьезоэлектрический биосенсор

основано на нуклеиновых основанных кислотах interaction/DNA

К обнаружению перегласовки пункта в образцах PCR.

[26]

* Принцип SPR основан на явлении evanescent волны, открынном Древесиной в 1902.

Другие оптически биосенсоры главным образом основаны на изменениях в absorbance или флуоресцировании соотвествующей смеси индикатора.

Применение [27] биосенсоров в испытании рака клиническом имеет несколько потенциальных преимуществ над другими клиническими методами анализа включая увеличенные скорость и гибкость assay, возможность для анализов multi-цели, автоматизацию, уменьшенные цены диагностического испытания и потенциал принести молекулярные диагностические assays к системам здравоохранения общины и к underserved населенностям.

Биосенсоры имеют несколько потенциальных преимуществ [21] над другими методами анализа рака, специально увеличенных скорости assay и гибкости. Быстрый, в реальном масштабе времени анализ может снабдить немедленную взаимодействующую информацию провайдеры медицинских услуг которые можно включать в запланирование терпеливейшей внимательности. В добавлении, биосенсоры позволяют анализам multi-цели, автоматизации, и уменьшенным ценам испытания. Биосенсор-Основанные диагностики могли облегчить скрининг рака и улучшить тарифы раннего выявления и сопровождающего лица улучшил прогноз. Такая технология может быть весьма полезна для увеличивать поставку здравоохранения в установке общины и к underserved населенностям.

Биосенсор-Основанные диагностики могли облегчить скрининг рака и улучшить тарифы раннего выявления и сопровождающего лица улучшил прогноз. Такая технология может быть весьма полезна для увеличивать поставку здравоохранения в общине.

Развитие Nanobiosensors

Один из самых недавних научно-технических прогрессов в этой области развитие nanosensors, которые датчики с размерами на маштабе нанометра. Nanosensors различного было сообщено в литературе над прошлой декадой.

Эмерджентность нанотехнологии раскрывает новые горизонты для развития nanosensors и nanoprobes с субмикрон-определенными размер размерами которые соответствующи для внутриклеточных измерений.

Различные методы отсчета - оптически, электрохимические, или масс-чувствительные - можно использовать для обнаружения в биосенсорах.

Также в настоящее время несколько построили гипотезу путей произвести nanosensors:

•        Идущий сверху вниз Метод

•        Вверх ногами Метод

•        Собственн-Агрегат

Биосенсор Nanobiosensor (Состояние Окружающей Среды Контроля на Одноячеистом Уровне)

Nanomaterials восхитительно чувствительный химикат и биологические датчики. Каждый датчик [28] должен быть чувствительн для одного химиката или биологического компонента вещества. Таким Образом, путем иметь блоки датчика возможно сказать состав неизвестного вещества.

Зона применения будет широкая, включая пищевая промышленность, обнаружение загрязнения, медицинского участка, биосенсор Etc. A винзавода вообще состоит из biosensitive слоя который может или содержать биологические элементы опознавания или быть сделан биологических элементов опознавания ковалентно прикрепленных к датчику. Взаимодействие между analyte цели и bioreceptor конструировано для того чтобы произвести physicochemical возмущение которое можно преобразовать в измеряемое влияние как электрический сигнал. Bioreceptors важные элементы обеспечивая характерность для технологий биосенсора, потому что они прибавлять на вязка специфического analyte интереса к датчику для измерения с минимальным взаимодействием от других компонентов в сложных смесях забора. Биологические чувствительные элементы могут быть или биологическими молекулярными видами (например, антителом, энзимом, протеином, или нуклеиновой кислотой) или живущая биологическая система (например, клетки, ткань, или все организмы) та использует биохимический механизм для опознавания.

Nanobiosensor [29] также сосланное к nanosensor, биосенсор с размерами на маштабе нанометра (1 nm = 10–9 m). Так, Nanosensors все биологические, химические, или физические сензорные пункты используемые для того чтобы транспортировать информацию о nanoparticles к макроскопическому миру. Хотя люди пока не могл синтезировать nanosensors, прогнозы для их пользы главным образом включают различные целебные цели и как шлюзы к строить другие nanoproducts, как компьютерные микросхемы [30] та работа на nanoscale и nanorobots.

В Настоящее Время, несколько путей предложенные, что сделали nanosensors, включая идущий сверху вниз литографирование, вверх ногами агрегат, и молекулярный собственн-агрегат.

Важность Nanosensors в Анализе Клетки

•        Клетки в населенности отвечают асинхронно к внешнему apoptosis стимулов например, клеткам отличают в их способности активировать caspases

•        Изучить и понять молекулярные механизмы которые кладут такие разницы в основу оно необходимы для того чтобы измерить деятельность при caspase в индивидуальных клетках

Nanomaterials восхитительно чувствительный химикат и биологические датчики. Nanosensors с лишенными подвижности зондами bioreceptor которые селективные для молекул analyte цели вызвано nanobiosensors. Улучшения предложения Nanosensors значительно [31] в, котор хранят онкологического исследования. Много начатых биосенсоров и nanobiosensors, немногое из их даются ниже:

Оптически Биосенсор

Датчик который использует свет для того чтобы обнаружить влияние химиката на биологической системе оптически биосенсор. Конструкция и польза оптически nanosensors сперва были сообщены Kopelman et al. в 1992. Оптически nanosensors [32], как более большие датчики, можно типично расклассифицировать в одну из 2 широких категорий, химическо или биологическо, в зависимости от используемого зонда. Оба типа датчика были использованы для того чтобы предложить надежный метод контролировать различные химикаты в микроскопических окружающих средах и даже быть использованным для того чтобы обнаружить различные реальности внутри одиночные клетки.

Самые Последние развития в нанотехнологии водили к развитию оптически систем nanosensor [33] которых размера nanoscale соответствующи для внутриклеточных измерений.

Электрическое Nanosensors

Электрические nanosensors включая nanostructures как воспринимать зонды сильно перспективнейшие приборы для диагностик заболеванием в медицине; химические или биомолекулярные binding случаи сразу преобразованы в электрические сигналы, которая позволяет для ярлык-свободного отсчета в случае обнаружения ДНА.

Электрохимический Биосенсор

Nanomaterials приобретают большой удар на прогрессе электрохимических биосенсоров [34]. Нанотехнология приносит новые возможности для конструкции биосенсоров и для начинать романные электрохимические биотестирования. Польза материалов nanoscale для электрохимический biosensing видела резкий рост в прошлых 5 летах. Материалы Nanoscale были использованы для того чтобы достигнуть сразу проводки энзимов к поверхности электрода, повысить электрохимической реакции, навести nanobarcode для биоматериалов и усилить сигнала случая biorecognition.

Электрохимические nanobiosensors прикладной в зонах диагностик рака и обнаружения заразных организмов.

Такие приборы превратятся к надежным диагностикам пункт--внимательности рака и других заболеваний, и как инструменты [35] для испытания intra-деятельности патологического, биология proteomics и систем.

nanosensors В-Тела электронные могут предложить вникание динамических процессов в клетках и новых обработок для заболевания.

Биосенсор Nanowire

Nanowire основало 36] блоков биосенсора [имеет огромное воздействие для обнаружения биологических угроз, предыдущего диагноза рака, открытия снадобья, и медицинского лечения. Основанные nanowire блоки биосенсора включают одновременное обнаружение множественных analytes как biomarkers рака в одиночном обломоке, так же, как основные кинетические изучения для биомолекулярных реакций.

Вирусное Nanosensor

Частицы Вируса [37] существенно биологические nanoparticles. Использовали (HSV) для того чтобы вызвать вирус и аденовирус Простого герпеса агрегат магнитных nanobeads как nanosensor для клинически уместных вирусов. Эта система более чувствительна чем ELISA-основанные методы и улучшение над PCR-основанным обнаружением потому что она более дешева, более быстро и имеет men6we артефактов.

Биосенсоры Nanoshell

Nanoshells Золота [38] были использованы в быстром immunoassay способном обнаруживать analyte в пределах сложных биологических средств без любой подготовки образца. Комплексирование конъюгатов антитела/nanoshell с спектрами вымирания в близко инфракрасном проконтролировано спектроскопически в присутствии к analyte. Nanoshells уже начинается для применений включая диагноз рака, терапию рака, диагноз и испытывать для протеинов связанных с Болезнью Альцгеймераа.

Nanotube Основало Биосенсоры

Это одностеночный датчик nanotube углерода (SWNT) основанный биологический [23] для обнаружения био молекул. Путем покрывать поверхности малюсеньких nanotubes углерода с моноклональными антителами, biochemists и инженеры на Коллеже Jefferson Медицинском и Университете Делавэр объенинялись в команду вверх для того чтобы обнаружить раковые клетки в малюсеньком падении воды.

Этот подход использован к начинать биосенсор для обнаружения рака молочной железы [39], путем functionalizing CNTs с антителами которые специфически к приемным устройствам поверхности клетки клеток рака молочной железы.

Nanobiosensors и Карцинома

С прогрессом технологии биосенсора, диапозон применения расширяет. Многочисленние применения биосенсора для диагностик рака описаны. Nanobiosensor играет очень важную роль в внимательности рака. Био-Проспряганные частицы [40] и приборы также вниз прогресс для предыдущего обнаружения рака в содержащих в теле жидкостях как кровь и сыворотка. Эти приборы nanoscale приводятся в действие дальше принципы выборочно захватывать раковые клетки или протеины цели. Датчики часто покрыны с рак-специфическим антителом или другими лигандами biorecognition так, что захват раковой клетки или протеина цели произведет электрический, механически, или оптически сигнал для обнаружения. Например, microelectrical датчики механически систем (MEMS) полагаются на отклонении лучей нанометр-маштаба консольных как nanotubes углерода и металлические nanobelts окиси, структуры которые чувствительны к усилиям piconewton механически. Новое nanosensor использует многоточия суммы для того чтобы обнаружить ДНА. Используя малюсенькие кристаллы полупроводника [41], биологические зонды и лазер, инженеры Университета Джонаа Хопкинсаа начинали новый метод находить специфические последовательности ДНА путем делать их освещают вверх под микроскопом. Исследователя, которые говорят метод будут иметь важные пользы в медицинском исследовании, продемонстрировали свою возможность в их лаборатории путем обнаруживать, что образец ДНА содержал соединенную перегласовку к овариальному раку.

«Nanobiosensor» позволяет научным работникам физически зондировать внутри живущей клетки без разрушать его. По Мере Того Как научные работники принимают системный подход к изучать биомолекулярные процессы, nanobiosensor обеспечивает ценный инструмент для внутриклеточных изучений которые имеют применения заколебаться от медицины к национальной безопасности к производству энергии. Профессор Calum McNeil на Университете Ньюкасл и его рабочая группа начинают малюсенький биосенсор для того чтобы обнаружить протеины рака и потенциально черепашку которая причиняет MRSA (Meticillin-Упорный Золотистый Стафилококк). Прибор работал бы путем определять отметки рака - протеины или другие молекулы произведенные раковыми клетками. Эти меняют согласно типу рака и определены от протеинов произведенных здоровыми клетками. Он может возможное исследование к этому направлению для лечения рака приходит с успешным завершением.

Nanobiosensor имеет много других применений для смотреть как клетки реагируют когда они обработаны с снадобьем или вторгнуты биологическим патогеном. Это имеет важные прикосновенности заколебаться от развития лекарственной терапии к национальной безопасности, охране окружающей среды и более лучшему вниканию молекулярной биологии на системном уровне.

Пункт Испытания Внимательности

Одно из самых надеющийся применений биосенсоров для испытания пункт--внимательности (POCT); диагностическое испытание которое выполнено на месте. POCT предлагает потенциал для более быстрых и более дешевых диагностик.

Идентификация Biomarkers

Утверждение Biomarkers Карциномы

Biomarkers Карциномы

Лиганды/Развития Зондов

Детектор Биосенсора Диагностик Карциномы

Пункт Диагностик Карциномы Внимательности

Диаграмма 4. Основные компоненты требуемые для использования биосенсоров в клиническом диагнозе рака

Biomarkers Карциномы определенные от основного и клинического исследования, и от genomic и proteomic анализов необходимо утвердить. Лиганды и зонды для этих отметок можно после этого совместить с детекторами для того чтобы произвести биосенсоры для рак-родственного клинического испытания. Пункт испытания рака Внимательности требует внедрения и автоматизации технологии так же, как развития соответствующих методов подготовки образца. Биосенсор-Основанные диагностики [21] могли сделать легкий скрининг рака и получить более лучше тарифы раннего выявления и сопровождающего лица улучшили прогноз. Такая технология может быть весьма полезна для увеличивать поставку здравоохранения в установке общины и к underserved населенностям. Пункт испытания внимательности полезн для внимательности рака но на таких же временах много возможностей (развитие возпроизводимых assays biomarker; развитие биосенсоров multi-канала; выдвижения в подготовку образца и обогащение раковой клетки; развитие новых, более чувствительных датчиков, предварительные технологии производства Etc.) все еще приведены.

Глобальный Сценарий

С первой коммерциализации биосенсоров в 1991, степенное увеличение в литературе которое общалось с новыми биосенсорами и их различными применениями. Много биосенсоров в днях рынка теперь которое основано на самой последней технологии. Блоки Nanosensor [42] уже под развитием гигантскими фирмами в Индустриях медицинского соревнования. Nano Рынки обеспечивают важные применения для nanosensors в широком диапазоне применений включая медицину и медицинское соревнование. Датчики конструированные и построенные используя нанотехнологию произведут глобальные доходы $2,7 миллиарда в 2008 и достигнуть $17,2 миллиарда в 2012 и Nano Рынки ожидает рынок для биомедицинских nanosensors для достижения приблизительно $800 миллионов в 2008 и $1,2 миллиардов в 2012.

Nanosensors более лучше обнаружит натиск заболеваний как рак или сердечная болезнь. Следовательно, nanosensors [16] имеют пока быть сделанным совместимым с большинств технологиями едока для которых они были запроектированы, что окончательно увеличивают. Биосенсоры представляют быстро расширяя поле, в настоящее время, с оцененными среднегодовыми темпами изменений 60%; главный стимул приходя от индустрии медицинского соревнования (например 6% из западного мира диабетическ и и извлекали пользу наличие быстрого, точного и простого биосенсора для глюкозы) но с некоторым давлением от других зон, как оценка качества еды и контроль окружающей среды.

Оцененный рынок мира аналитически о годе £12,000,000,000 чего 30% в зоне здравоохранения. Ясно более обширный потенциал расширения рынка как меньш чем 0,1% из этого рынка в настоящее время использует биосенсоры.

Заключение

Биосенсоры предлагают новаторскую, но недостаточно использованную технологию. Эта бумага рассмотрела недавний прогресс в исследовании на нанотехнологии и раке. Развитие nanosensors уже имело большой удар на биологическом и биомедицинском исследовании.

С растущим интересом внутри и практически пользой нанотехнологии, функция nanosensors дать разные виды клетчатых измерений поднимает скоростно. Возможности обеспеченные технологией nanosensor начинали и будут продолжаться изменить поле клетчатой биологии/биологии рака. Все Еще необходим, что улучшает более точный протокол онкологическое исследование. Довольно правоподобно что нанотехнология станет следующей границей медицинского исследования.

Подтверждение

Работа поддержана Отделом Науки и Техники (DST), Нью-Дели, Индии. Авторы очень признательны для хлебосольства Индийского Института Технологии Roorkee.

Справки

1. Ravi Kumar M.N., Nano и микрочастицы как контролируемые приборы поставки снадобья. J Pharm Sci 3:234-258, 2000.

2. A. Gabizon, D. Goren, A.T. Horowitz, D. Tzemach, A. Lossos и T. Siegal, Длинн-Обеспечивая циркуляцию липосомы для поставки снадобья в терапии рака: просмотрение biodistribution изучает в животных тумор-подшипника. Adv. Снадобье Deliv. Rev. 24, pp. 337-344, 1997.

3. P.T. Киссинджер, перспектива Биосенсоров-, Биосенсоры и Bioelectronics 20, 2512-2516, 2005.

4. Challa S.S.R. Kumar, Nanomaterials для Терапии Карциномы, Wiley-VCH, 1-400, 2006.

5. Косты Kaparissides, София Alexandridou, Katerina Kotti и Sotira Chaitidou, Недавние Выдвижения в Романные Средства Доставки Снадобья, Том 2, 2006.

6. R. Langer, поставка снадобья и пристреливать, Природа, 392, 5-10, 1998.

7. Джеффри D. Kingsley, Huanyu Dou, Джастин Morehead, Barrett Rabinow, Говард E. Gendelman, Кристофер J. Destache, Нанотехнология: Фокус на Nanoparticles как Средство Доставки Снадобья, J Neuroimmune Pharmacol, 1: 340-350, 2006.

8. Priya Pathak и V.K. Katiyar, Многофункциональное Nanoparticles и Их Роль в Поставке Снадобья Карциномы - Просмотрение, 3, 1-17, 2007.

9. Андрю I. Minchinton и Ян F. Tannock, Проникание в твердых туморах, просмотрения Снадобья Природы, Карцинома, 6, 583-592, 2006.

10. L. Brannon-Peppas, J.O. Blanchette, Nanoparticle и целевые системы для терапии рака, Предварительная Поставка Снадобья Рассматривают 56, 1649-1659, 2004.

11. Дэвид Conrad, Тумор-Изыскивая Nanoparticles, Союзничество NCI для Нанотехнологии в Характеристике Карциномы Ежемесячной, Сентябре 2006.

12.      Джеффри D. Newman и Steven J. Setford, Ферментационные биосенсоры, Молекулярная Биотехнология, 32, 3, 2006.

13.      J.D. Newman, A.P.F. Тёрнер, Домашние биосенсоры глюкозы крови: Биосенсоры перспективы рекламы и Bioelectronics 20, 2435-2453, 2005.

14.      A. Shana и K.R. Rogers, Биосенсоры, Измерение Sci. Technol., 5, 461-472, 1994.

15.      Avraham Rasooly, Передовица Гостя, Moving диагностики рака пункт--внимательности биосенсоров, Биосенсоры и Bioelectronics, 21, 1847-1850, 2006.

16.      Tran Minh Canh, Биосенсор, Чэпмен & Hall, Спрингер, 1993.

17.      Питер M. Шмидт, Кристина Lehmann, Eckart Matthes, Откровенное F. Похоронные Дроги, Обнаружение деятельности telomerase в клетках тумора используя Биосенсоры волокна оптически, Биосенсоры и Bioelectronics 17, 1081-1087, 2002.

18.      Vanesa Sanz, Susana de Маркос, Ксавьер Galb'an, Сразу определение глюкозы в крови используя reagentless оптически биосенсор, Биосенсоры и Bioelectronics 22, 2876-2883, 2007.

19.      Jiři Homola, Настоящий Момент и будущее поверхностных биосенсоров резонанса плазмона, Заднепроходное Bioanal Chem, 377, 528-539, 2003.

20.      S.S. Babkina и G.K. Budnikov, Электрохимические Биосенсоры Основанные на Нуклеиновых Кислотах и Их Польза в Assays Bioaffinity для Определять ДНА и Свои Effectors, Журнал Аналитической Химии, 61, Номер 8, pp. 728-739, 2006.

21.      Avraham Rasooly, Джеймс Jacobson, Развитие биосенсоров для испытания рака клинического, Биосенсоров и Bioelectronics 21, 1851-1858, 2006.

22.      Marco Mascini, Ilaria Palchetti, Giovanna Marrazza, биосенсоры ДНА электрохимические, Fresenius J Заднепроходное Chem., 369, 15-22, 2001.

23.      Massood Z. Atashbar, Брюс Bejcek, Srikanth Singamaneni, и Sandro Santucci, Углерод Nanotube Основали Биосенсоры, 1048-1051, IEEE, 2004.

24.      J.N. Wohlstadter, J.L. Wilbur, G.B. Sigal, H.A. Biebuyck, M.A. Billadeau, L.W. Дун, A.B. Фишер, S.R. Gudibande, S.H. Jamieson, J.H. Kenten, J. Leginus, J.K. Leland, R.J. Massey и S.J. Wohlstadter, Углерод nanotube-основало биосенсор, Adv. Mater., 15, pp. 1184-1187, 2003.

25.      Daniela Dell'Atti, Сара Tombelli, Мария Minunni, Marco Mascini, Обнаружение клинически уместных перегласовок пункта романным пьезоэлектрическим биосенсором, Биосенсорами и Bioelectronics, 21, 1876-1879, 2006.

26.      Сара Tombelli, Мария Minunni, Marco Mascini, Пьезоэлектрические биосенсоры: Стратегии для соединять нуклеиновые кислоты к пьезоэлектрическим приборам, Методам, 37, 48-56, 2005.

27.      Иосиф Wang, Электрохимические биосенсоры: К диагностикам рака пункт--внимательности, Биосенсорам и Bioelectronics, 21, 1887-1892, 2006.

28.      L. Montelius, B. Heidari, M. Graczyk, I. Maximov, E-L. Sarwe и G.I. Ling, Nanoimprint- и Уф--литографирование T.: Процесс Смешивания & Спички для изготовления interdigitated nanobiosensors, Микроэлектронного Инджиниринга, 53, 521-524, 2000.

29.      Lynn E. Воспитывать, Нанотехнология: Наука, Рационализаторство, и Возможность Река Upper Saddle: Образование Pearson. ISBN 0-13-192756-6, 2006.

30.      Vo-Dinh Tuan, Паыль Kasili, Musundi Wabuyele, Nanoprobes и nanobiosensors для контролировать и клеток воображения индивидуальные живущие, Nanomedicine: Нанотехнология, Биология, и Медицина 2, 22 до 30, 2006.

31.      Tan, W., Ultrasmall оптически датчики для клетчатых измерений. , Заднепроходно. Chem. 71, 606A-612A, 1999.

32.      Tan, W., Развитие датчиков оптического волокна субмикрона химических. Заднепроходно. Chem. 64, 2985-2990, 1992.

33.      Брайан M. Cullum и Vo-Dinh Tuan, Развитие оптически nanosensors для биологических измерений, TIBTECH VOL. -го СЕНТЯБРЬ, 18, 2000.

34.      A. Мартин Pumera, Самюэль S'anchez, Izumi Ichinose, Тянь Jie, Просмотрение, Электрохимические nanobiosensors, Датчики и Приводы B: Химикат, Том 123, Вопрос 2, 1195-1205, 2007.

35.      M. Musameh, J. Wang, A. Merkoci, Y. Lin, обнаружение на углерод-nanotube-доработанных стекловидных электродах углерода, Electrochem NADH Низк-Потенциала стабилизированное. Commun., 4, 743-746, 2002.

36.      G. Zheng, F. Patolsky и C.M. Lieber, биосенсоры Nanowire: инструмент для медицины и наук о жизни, Nanomedicine: Нанотехнология, Биология и Медицина, Том 2, Вопрос 4, Страница 277, 2006.

37.      M. Perez, F.J. Simeone, Y. Saeki, L. Josephson и R. Weissleder, Вирусн-Наведенный собственн-агрегат магнитных nanoparticles позволяют обнаружению вирусных частиц в биологических средствах, J Am Chem Soc, 125, pp. 10192-10193, 2003.

38.      Kewal K. JainT, K.K. Jain, Нанотехнология в клинических диагностиках лаборатории, Acta Просмотрения Clinica Chimica, 358, 37-54, 2005.

39.      Kasif Teker, Ranjani Sirdeshmukh, Balaji Panchapakesan, Антитело Functionalization Углерода Nanotubes для Применений Рака Молочной Железы, IEEE, 2004.

40.      Shuming Nie, Yun Xing, Глория J. Ким, и JonathanW. Simons, Применения Нанотехнологии в Карциноме, Annu. Rev. Biomed. ENG, 9, 12.1-12.32, 2007.

41.      Chun-Yang Zhang, Hsin-Chih Yeh, Маркос T. Kuroki и Tza-Huei Wang, Одиночн-сумм-многоточи-Основанное nanosensor ДНА, Материалы Природы, 4, 826 до 831, 2005.

42.      Стерлинговое V.A., Глобальный Рынок Nanosensor для Достижения $17,2 Миллиарда к 2012, Говорит Новый Рапорт, Согласно NANOSENSORS: АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ СБЫТА, 7-ое декабря 2004.

Детали Контакта

Priya Pathak

Центр Нанотехнологии
Индийский Институт Технологии Roorkee
Roorkee-247667, Uttarakhand, Индия

Электронная Почта: priya_biomath@yahoo.co.in

Prof. V.K. Katiyar

Dept. Математики
Индийский Институт Технологии Roorkee
Roorkee-247667, Uttarakhand, Индия

Shibashish Giri

c/o Priya Pathak
Центр Нанотехнологии
Индийский Институт Технологии Roorkee
Roorkee-247667, Uttarakhand, Индия

 

Date Added: Sep 12, 2007 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 16:31

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