Het Onderzoeken van Heilige Grail Nanotechnologie: Brandkast Door Ontwerp

Dr. Sally Tinkle, de Hogere Adviseur van de Wetenschap, Nationaal Instituut van de Wetenschap van de Milieuhygiëne, Nationale Instituten van Gezondheid
Overeenkomstige auteur: stinkle@niehs.nih.gov

Gebouwde nanomaterials (ENM) vertegenwoordigen een significante doorbraak in materiële ontwerp en ontwikkeling. De quantumeigenschappen die uit hun schaal te voorschijn komen, de nauwkeurige architectuur, en de techniekattributen bieden aanzienlijke mogelijkheid om problemen op dergelijke diverse gebieden op te lossen zoals geneeskunde, elektronika, energie, ruimteexploratie, waterreiniging, en voedselopslag. Talrijke onderzoekartikelen hebben de gevoeligheid van de verhouding van schaal, structuur, samenstelling, en optredende eigenschappen van nanomaterials aan hun gedrag in biologische systemen en het milieu onderzocht.

Dit verband tussen nauwkeurig ontwerp en gedrag heeft geleid tot het voorstel dat nanomaterials die te zijn Door Ontwerp (SxD), d.w.z. kunnen Veilig worden gebouwd, wordt ontworpen om hun voordeel halen uit probleem het oplossen en productontwikkeling te maximaliseren terwijl het stellen van minimaal risico voor volksgezondheid en het milieu. Terwijl SxD een uiterst aantrekkelijk concept is, kan het nuttig zijn om de veronderstellingen die aan het ten grondslag liggen, evenals de gevolgen te onderzoeken die door het zouden kunnen worden veroorzaakt. Het te werk gaande onderzoek is noodzakelijk selectief en bedoeld het gedachte veroorzaken, niet uitvoerig te zijn.

Ten Eerste, veronderstelt SxD het bestaan van crosscutting ontwerpprincipes voor ENM in biologische systemen. Het stelt voor dat, in tegenstelling tot het concept gevoelige een ontwerp-gedrag verhouding, dat er fysieke en chemische eigenschappen van ENM zijn, of een ondergroep van dergelijke eigenschappen, die een bepaald biologisch gedrag in veelvoudige microenvironments steunen. Gezien het exponentiële aantal combinaties fysieke en chemische eigenschappen mogelijk voor een ENM, schijnt deze veronderstelling aannemelijk, alhoewel uitdagend om op een schaal te testen die definitief zou zijn.

SxD stelt ook voor dat de onderzoekers de fysieke en chemische eigenschappen kunnen identificeren, of de ondergroep van eigenschappen, die verschillende reeksen gunstige of ongunstige gevolgen veroorzaken. Biologisch, zou men kunnen voorzien dat de eigenschappen ENM ongunstig aangewezen voordelig of twee einden van een continuum vertegenwoordigen, met het grootste deel van het biologische gedrag die tussen de twee polen voorkomen. (Bijvoorbeeld, overweeg een continuum van positieve aan negatieve oppervlaktelast of van hydrophillicity aan hydrophobicity.)

Bovendien, veronderstelt SxD dat het ongunstige effect uit door manipulatie van fysieke en chemische eigenschappen kan worden gebouwd terwijl de voordelige eigenschappen worden gehandhaafd. Deze gedachtengang stelt voor dat de wijzigingen aan een ENM die een product „knijp“ om risico van een ongunstig effect te verminderen kunnen worden gemaakt zonder het voordeel beduidend te veranderen ENM een product verleent.

Als dit waar blijkt, zou het schijnen om te impliceren dat er beperkte unieke ontwerpoplossingen maar veelvoudige combinaties fysieke en chemische eigenschappen zijn die het zelfde effect veroorzaken. De uitdaging SxD zou dan zijn de reeksen fysieke en chemische eigenschappen die het zelfde resultaat in veelvoudige microenvironments veroorzaken, evenals de combinatie fysieke en chemische eigenschappen te identificeren die veelvoudige, micromilieu-afhankelijke resultaten veroorzaakt.

Als definitieve overweging, wordt de stijgende aandacht gegeven aan de analyse van de het levenscyclus van een ENM, of aan potentiële veranderingen in fysieke en chemische eigenschappen als beweging ENM door het milieu of het menselijke lichaam. Het Recente onderzoek brengt naar voren dat wanneer een ENM aan een micromilieu, een corona van anorganische milieusubstanties of biologische moleculesvorm rond ENM wordt blootgesteld; dat de samenstelling van deze corona een functie van de ENM oppervlakteeigenschappen en het micromilieu is; en dat de biologische reactie op ENM een functie die van molecules uit de corona bestaan is. Deze hypothese verleent steun voor SxD in die zin dat het aantal molecules dat de corona kon vormen meer beperkt is dan de mogelijke combinaties fysieke en chemische eigenschappen, evenals wijzigingen en derivaten van ENM die zouden kunnen worden geconstrueerd.

SxD is een intrigerend concept met het potentieel om ENM productontwerp en ontwikkeling te leiden om voordeel te maximaliseren en risico voor mensen en hun milieu te minimaliseren. De Brede principes die fysieke en chemische eigenschappen met gedrag zouden kunnen van het zorgvuldige selectie en testen van ENM en microenvironments met elkaar in verband brengen worden bepaald zouden, nochtans de verhouding van het kostenvoordeel moeten overwegen die aan dit uitgebreide onderzoek van ontwerpprincipes in tegenstelling tot de misschien minder dure product-specifieke analyse van risico en voordeel ten grondslag zou liggen.

Copyright AZoNano.com, Dr. Sally Tinkle (Nationaal Instituut van de Wetenschap van de Milieuhygiëne, Nationale Instituten van Gezondheid)

Date Added: Feb 14, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:06

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