El Mercado Desafía Hacer Frente a la Investigación Académica en la Comercialización de los Dispositivos Implantables Nano-Activados para el Análisis Biomédico in vivo

por Profesor Esteve Juanola-Feliu

E.a Juanola-Feliu*, J. Colomer-Farraronsa, P. Miribel-Catalàa, J. Samitiera,b,c, CEMIC-Departamento del J.d
a
Valls-Pasola del Grupo de la Electrónica, de la Bioelectrónica y de Investigación de Nanobioengineering (SIC-BIO), Universidad de Barcelona

b IBEC-Instituto para la Bioingeniería de Cataluña, µnanosystems Dirigiendo para el Grupo de Investigación Biomédico de Aplicaciones
cCentro CIBER-BBN-Biomédico del Establecimiento De Una Red de la Investigación en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicine
dDepartamento de la Economía y Organización de la Empresa, Universidad de Barcelona
Autor Correspondiente: ejuanola@el.ub.es

Temas Revestidos

Nanotecnología y Economía
Convergencia de Tecnologías en Nanomedicine
El Dispositivo Biomédico para el Análisis in vivo
     Dispositivo Biomédico Innovador avanzado
     Configuración del Dispositivo Implantable
     La Opción del Nanobiosensor
Nanobiotecnología y Nanomedicine
     Papeles Nano-Relacionados y Patentes
     Planes De Acción Científicos e Inversión Global
     Retos de la Investigación para las Nanobiotecnologías
Conclusiones y Recomendaciones Finales

Nanotecnología y Economía

Se reconoce extensamente que el bienestar de las economías más avanzadas es en peligro, y que la única manera de abordar esta situación está controlando las economías del conocimiento. Para lograr esta meta ambiciosa, necesitamos mejorar el funcionamiento de cada dimensión en el “triángulo del conocimiento”: educación, investigación e innovación. De Hecho, la punta reciente de las conclusión a la importancia de estrategias del agregar-valor y el márketing durante R+D tramita para llenar el vacío entre el laboratorio y el mercado y así que asegure la comercialización acertada de nuevos productos basados en la tecnología. Por Otra Parte, en una economía global en la cual la fabricación convencional sea dominada por economías que se convierten, el futuro de la industria en las economías más avanzadas debe confiar en su capacidad de innovar en esas actividades de alta tecnología que puedan ofrecer un valor añadido diferenciado, bastante que en mejorar tecnologías existentes y productos. Parece muy sin obstrucción, por lo tanto, que la combinación de la salud (remedio) y de la nanotecnología en un nuevo dispositivo biomédico es muy capaz de resolver estos requisitos.

La Nanotecnología proporciona a los descubrimientos que utilizan fuentes sin fin de la innovación y de la creatividad en la intersección entre el remedio, la biotecnología, la ingeniería, las ciencias físicas y la tecnología de la información, y la disciplina está abriendo nuevas direcciones en R+D, la administración del conocimiento y la transferencia de tecnologías. Varios productos del nanotech son ya funcionando y los analistas preveen que los mercados crezcan por cientos de miles de millones de euros durante la actual década. Después de un período de incubación largo de R+D, varios segmentos industriales están emergiendo ya como temprano adoptantes de los productos nanotech-activados1 (Fuji-Keizai, 2007); en este contexto, se prevee el incremento asombrosamente rápido del mercado y las altas oportunidades de gran público se consideran para los subsegmentos apuntados de la investigación. Las Conclusión sugieren que el mercado de Bio&Health proporcione a algunos de los avances más grandes durante los próximos años y que, como consecuencia, las aplicaciones del nanoscience y de la tecnología al remedio beneficiarán a pacientes proporcionando a nuevos análisis de la prevención, al diagnóstico precoz, a la supervisión del nanoscale, y al tratamiento efectivo vía las estructuras miméticas. Sin Duda Alguna, hay considerables retos en el diseño de los nanostructures que pueden operatorio calendarios seguro extendidos demasiado en el cuerpo.

La reducción de la escala-longitud que se ha logrado con el nanosynthesis (tecnología ascendente) y nanomachining (tecnología de arriba hacia abajo) tiene el potencial de obrar recíprocamente con el mundo biológico como nunca antes. Las bio-nanotecnologías operatorio en el interfaz entre los nanostructures y las biomoléculas ordenados, que son rutas del Control de Llaves para lograr nuevos descubrimientos en remedio; odontología y terapéutica; en comida del origen animal y vegetal; y en productos diarios del cuidado tales como cosméticos. Según el Libro Blanco de GENNESYS (2009), este nuevo campo de la investigación proporcionará a descubrimientos importantes en un futuro próximo en los reinos de biorreactores, de materiales biocompatibles y de tecnologías de la laboratorio-en-viruta.

Convergencia de Tecnologías en Nanomedicine

el nanomedicine se define como la aplicación de la nanotecnología a la salud. Explota la comprobación mejorada y a menudo nueva, la substancia química, y las propiedades biológicas de materiales en la escala nanometric. Nanomedicine tiene un impacto potencial en la prevención, temprano y diagnosis segura, y tratamiento de enfermedades. En el caso del nanomedicine, hay una amplia gama de tecnologías que se pueden aplicar a los aparatos médicos, a los materiales, a los procedimientos, y a las modalidades del tratamiento. Una mirada más atenta en el nanomedicine introduce técnicas nanomedical emergentes tales como nanosurgery, ingeniería del tejido, diagnósticos nanoparticle-activados, y salida apuntada de la droga. Todavía en su infancia, mucho del trabajo en la disciplina implica R+D y es, por lo tanto, crucial que las instituciones de salud, los institutos de investigación y los fabricantes trabajan juntos eficientemente.

Particularmente, los grupos de investigación y las oficinas multidisciplinarios de la transferencia de tecnologías están desempeñando un papel dominante en el revelado de nuevos dispositivos biomédicos implantables nano-activados con una comprensión avanzada del lazo de la microestructura/de la propiedad para los materiales biocompatibles y de su efecto sobre la estructura/el funcionamiento de estos dispositivos. Para progresar, un marco general se requiere que puede facilitar una comprensión de los requisitos técnicos y médicos de modo que las nuevas herramientas y los métodos pudieran ser desarrollados. Por Otra Parte, en remedio hay una necesidad acuciante de asegurar la colaboración estrecha entre la Universidad-Hospital-Industria-Administración mientras que las herramientas específicas y los procedimientos se desarrollan para uso de clínicos. Drenando en la experiencia de los autores, en este caso estudíenos intentan demostrar la importancia de la cooperación y de la colaboración entre estos cuatro tenedores y los ciudadanos implicados en el proceso de innovación que lleva al revelado de los nuevos productos biomédicos listos para el mercado.

La acción recíproca entre el remedio y la tecnología permite que el revelado de dispositivos diagnósticos detecte o vigile patógeno, los iones, las enfermedades, el Etc. Hoy, la integración del rapid avance en áreas tales como microelectrónicas, microfluidics, los microsensors y los materiales biocompatibles permiten el revelado de biodevices implantables tales como la Laboratorio-en-Viruta y los dispositivos del Punta-de-Cuidado2,3. Como consecuencia, los sistemas de vigilancia contínuos están disponibles para desarrollar tareas clínicas más rápidas y más baratas - especialmente en comparación con métodos estándar. Es en este contexto que presentamos una configuración frontal integrada para la detección in vivo.

El Dispositivo Biomédico para el Análisis in vivo

El sistema introducido en este papel se diseña para ser implantado bajo la piel humana. El mover por motor y la comunicación entre este dispositivo y un transmisor primario externo se basan en una conexión inductiva. La configuración presentada se diseña para dos diversas aproximaciones: definiendo un sistema de alarma verdadera/falsa basado en nano-biosensores amperimétricos o de la impedancia. Entre las enfermedades que se pudieron vigilar por análisis in vivo, es el objetivo de este papel a centrarse en la diabetes dado que su incidencia e incidencia está aumentando por todo el mundo, la forma de vida reflectora cambia y los envejecimientos de la población. Específicamente, esta incidencia cada vez mayor se conecta de cerca a la de la obesidad, creando oportunidades de mercado importantes como se explica en el Estudio de Mercado de la Diabetes del Mundo 2010-20254, y, especialmente, porque la Organización Mundial de la Salud estima que el número de diabéticos excederá de 350 millones en 2030.

Para este dispositivo biomédico implantable in vivo, también examinamos una aproximación ambiciosa que revista la cadena de valores entera (de la investigación básica, con la ingeniería y la tecnología, a la industria), la infraestructura requerida y las implicaciones para la sociedad de estos y de retos actuales similares del mercado. En este caso, la cadena de valores entera es recibida por el sistema universitario, que destaca la rotación social de la inversión pública de la investigación. También consideramos el fragmento al cual las innovaciones tecnológicas recientes en la industria biomédica se han basado en la investigación académica, y a los retrasos de tiempo entre la inversión en tales proyectos de investigación académicos y la aplicación industrial de sus conclusión - es decir, para estimar la tasa de rendimiento social de la investigación académica. Porque los resultados de la investigación académica se diseminan tan extensamente y sus efectos tan fundamentales, sutiles y dispersos, es a menudo difícil determinar y medir las conexiones entre la investigación académica y la innovación industrial. Sin Embargo, hay pruebas convincentes, determinado de industrias tales como drogas, los instrumentos, y tratamiento de la información, que la contribución de la investigación académica a la innovación industrial ha sido considerable.5

Dispositivo Biomédico Innovador avanzado

Muchos diversos problemas necesitan ser superados en la obtención del dispositivo implantable ideal6. Sobre todo, el dispositivo debe ser biocompatible evitar reacciones desfavorables dentro del cuerpo. En Segundo Lugar, el aparato médico debe proporcionar a estabilidad a largo plazo, selectividad, calibración, miniaturización y repetición, así como potencia en un dispositivo downscaled y portátil. En términos de sensores, los biosensores eléctricos escritura de la etiqueta-libres son candidatos ideales debido a su bajo costo, energía baja y facilidad de la miniaturización. Los Recientes desarrollos en nanobiosensors proporcionan a soluciones tecnológicas convenientes en el campo de la supervisión de la glucosa7, del embarazo y de la prueba de la DNA8. La medición Eléctrica, cuando el analito de la meta es capturado por la antena, puede explotar técnicas voltmetric, amperimétricas o de la impedancia. Idealmente entonces el dispositivo debe poder detectar no apenas una agente o patología de la meta, pero agentes bastante diversos y él deben ser capaces del trabajo en un feedback a circuito cerrado, según lo descrito por Wang9 en el caso de la supervisión de la glucosa.

Varios dispositivos biomédicos para la supervisión in vivo se están desarrollando actualmente. Así, los biosensores implantables intramusculares altamente estables, exactos para el control continuo simultáneo del lactato del tejido y la glucosa se han producido recientemente, incluyendo una célula-en-uno-viruta electroquímica completa. Por Otra Parte, con el revelado paralelo del tratamiento del potentiostat y de señales de la en-viruta, el progreso notable se ha hecho hacia una glucosa/un lactato implantables inalámbricos que detectaban el biochip10. A Otra Parte, los sistemas bio-micro-electromecánicos implantables (bio-MEMS) para la supervisión in situ del flujo de sangre se han diseñado. Aquí, el objetivo era desarrollar una unidad que detectaba inalámbrica elegante para la detección temprana no invasor de la estenosis en injertos de la derivación del corazón11. Interesante, este estudio examina el uso de las capas superficiales en relación a biocompatibility y la no-adherencia de las plaquetas y de los componentes de sangre. En este caso, la nanotecnología se presenta como siendo una herramienta útil para mejorar el biocompatibility de las bio-MEMS estructuras del silicio cuando se utilizan las capas titanium metálicas del nanoscale, puesto que aumenta biocompatibility.

El paso de progresión siguiente implica el desarrollar de un circuito integrado específico a la aplicación configurable (ASIC) que trabaja con un arsenal multiplexado de nanosensors diseñados para ser reactivo para un conjunto de los agentes de la meta (enzimas, virus, moléculas, elementos químicos, moléculas, Etc.). Los sensores Múltiples del arsenal se pueden entonces utilizar para una meta específica, mientras que otras matrices se pueden preparar para las otras metas, mientras que también busca una reacción redundante. Así, un panel de biomarkers necesita ser desarrollado. De esta manera, la reproductibilidad y la exactitud se pueden mejorar para cada meta, y diversas metas se pueden ensayar simultáneamente. La capacidad de la configuración de ASIC se debe también definir en términos de tipo de medición que deba conducto, según lo en los estudios emprendidos por Hassibi y Lee12 y Playa y otros13: podría ser variaciones actuales amperimétricas, de mediciones y detectar valores de umbral14, o podría ser impedancia electroquímica espectroscópica, para un de frecuencia fija, detectando variaciones de la impedancia el cruzar de valores y de anomalías de umbral. La combinación de ambas técnicas de la medición se podía utilizar para obtener un método más de confianza de la detección. La Potencia y las comunicaciones son también características dominantes en el diseño de dispositivos implantables. El anterior se refiere a métodos de transferir suficiente energía a los dispositivos, mientras que este último implica la integración de la electrónica de la instrumentación y de comunicación para controlar los sensores y para enviar la información proporcionada por los sensores a través de piel humana. Sin Embargo, si la detección de señales vitales o las detecciones de umbral es suficientes para vigilar propósito, no es necesario medir y enviar informaciones en bruto con un alto nivel de exactitud del utilizador a una unidad de proceso de datos externa. De Hecho, el tramitación local dentro del mismo sensor reduciría requisitos de la potencia y de comunicación.

La potencia del RF que cosecha a través del acoplamiento inductivo es una opción cada vez más usada para la energía que transmite al dispositivo implantado, en comparación con usar las baterías o los cables15,16. Además, esta opción permiso que una comunicación bidireccional es establecida entre el dispositivo implantado y una base o un programa de lectura externa. Varios circuitos implantables de la telemetría basados en el acoplamiento inductivo se pueden encontrar en la literatura17,18,19. Por El Contrario, varios estudios han desarrollado la electrónica integratable para la supervisión in vivo. Los Ejemplos de esto son proporcionados en los estudios por Gore y otros20, donde las aplicaciones de la femtoampere-sensibilidad para el biosensor conductometric se utilizan, y por Haider y otros21, donde una unidad del tratamiento de señales basada en un transformador de la actual-a-frecuencia y un protocolo de comunicación se presenta.

Configuración del Dispositivo Implantable

En esta coyuntura, la configuración presentada representa una aproximación inicial para el revelado de las aplicaciones basadas en los biosensores dirigidos detectando la presencia o la ausencia de ciertos niveles de proteínas, de anticuerpos, de iones, de oxígeno, de glucosa, de Etc. Estos circuitos de detección ines vivo, o verdad/las aplicaciones falsas20, trabajo como alarma. Cuando el nivel de concentración bajo análisis cae fuera de un rango de valores validados, un valor de umbral activa la alarma. Por ejemplo, en el caso de la supervisión de la glucosa, la detección de una disminución del umbral de niveles de la glucosa sería obligatoria para evitar situaciones críticas tales como hipoglucemia21,22. Tal detección sería lograda cuando la amplitud de la señal medida baja debajo de un valor de umbral especificado.

Las Diversas aproximaciones se han desarrollado para el control continuo de la glucosa23. Éstos colocan de soluciones comerciales tales como el probador de la glucosa en sangre comercializado por Cygnus Inc. a las soluciones subcutáneas de Minimed Medtronic y de Abbott Inc. que controlan el nivel de la glucosa cada 3-5 minutos. Estos dispositivos, puestos apenas bajo la piel, tienen un mando a circuito cerrado para entregar la insulina y para disfrutar de una autonomía de 3-5 días. Las Soluciones que intentan impacto biológico mínimo para resistir el biofouling incluyen un inhibidor (óxido nítrico)24 además del aguja-tipo revestido sensores electroquímicos25,26,27.

La configuración implantable, frontal genérica se basa en el acoplamiento inductivo para la supervisión in vivo de la presencia o de la ausencia de patógeno, de iones, de niveles de concentración de oxígeno, de Etc.

Fig.1. Concepto del dispositivo implantable

El sistema en Fig.1 muestra una plataforma con una alarma verdadera/falsa para la supervisión de diversas metas. Los datos se transfieren a una base de datos central donde todas las entradas de información se pueden personalizar para cada paciente. Los datos cerco se pueden medir en diversos decorados: cuando el paciente está en descanso, la empresa de cierto tipo de actividad física, de Etc., dependiendo del interés médico determinado, y por lo tanto de un pronóstico y de una diagnosis exactos puede ser obtenida28. El sistema tiene una aplicación de la investigación en la supervisión constante de pacientes mientras que realizan sus actividades diarias en condiciones normales (al aire libre) y de esta manera los efectos secundarios tales como los cambios psicológicos causados por la tensión de ser en un hospital, con la gente desconocida, el Etc. pueden ser evitados. La configuración propuesta (véase Fig.2) se analiza en esta etapa como detector del umbral para un sensor, trabajando amperimétrico, e incluye orientar de la en-viruta, el potentiostast para impulsar el biosensor, un módulo de condicionamiento, y el bloque del modulación y de proceso de datos. El módulo de condicionamiento se diseña para adaptarse al nivel de las señales medidas. La detección de metas usando la metodología del umbral necesita garantizar el suficiente nivel de señal para asegurar un ratio señal/ruido suficientemente alto (SNR).

Esta modulación y bloque de proceso de datos se diseña para analizar y para enviar al programa de lectura externo los niveles que detecta. Se definen Dos diversas aproximaciones: una aplicación amperimétrica genérica del biosensor y un biosensor de la impedancia, para los sistemas escritura de la etiqueta-libres, sobre la base de un análogo integrado bloqueo-en el amplificador, que procederá con el tramitación analogico en el sensor para la detección y la transmisión. Para la puesta en vigor futura, este módulo será diseñado para poderlo configurar de nuevo.

Para validar la primera oferta (amperimétrica), una aduana IC completa se ha diseñado incluyendo varios módulos de la configuración y de una antena del PWB-transpondedor (30m m x 15m m), sintonizados a 13.56MHz, para proporcionar al enlace de la potencia y de comunicaciones. El diseño también incorpora un análogo integrado bloqueo-en el amplificador en caso de la detección de la impedancia.

La oferta para la configuración implantable genérica se presenta en Fig. 2. Comprende un nanobiosensor, una antena y los módulos electrónicos.

Fig.2. Configuración frontal implantable genérica Propuesta.

el nanobiosensor o el nanosensor se define generalmente como un sistema de medición de la escala de la talla de los nanómetros que comprende una antena con un elemento biológico sensible del reconocimiento, o bioreceptor, un componente fisicoquímico del detector, y un transductor mientras tanto. Dos tipos de nanosensors con aplicaciones médicas potenciales son sensores voladizos del arsenal y los sensores y los nanobiosensors de nanotube/nanowire, que se pueden utilizar para probar nanolitres o menos de sangre para una amplia gama de biomarkers. En nuestro trabajo, un nanobiosensor con tres electrodos se ha seleccionado para explicar y para desarrollar el sistema. Su topología se puede adaptar fácilmente para cualquier clase de sensor. Los tres electrodos que componen el sensor son: a) el electrodo de trabajo (w), que sirve como superficie conectado con la reacción electroquímica ocurre; b) el electrodo de referencia (r), que mide el potencial en el electrodo de W, y c) el electrodo auxiliar o contrario (AIRE/ACONDICIONADO), que provee la corriente requirió para la reacción electroquímica en el electrodo de W.

El sistema se diseña como Etiqueta activa movida por motor radio del RFID29,30 donde está capaz la conexión inductivo acoplada, generada por la antena implantable y externa, de suministrar suficiente energía para mover por motor el sistema entero y para proporcionar a la comunicación bidireccional inalámbrica a través de la piel humana. Así puede transmitir la información obtenida por el nanobiosensor y recibir datos del programa de lectura externo que a su vez puede configurar la electrónica implantada y leer los datos detectados.

La Opción del Nanobiosensor

La solución más prometedora para un nanobiosensor efectivo implica el usar de la técnica electroquímica de la espectroscopia (EIS) de la impedancia. El EIS representa un método más efectivo para sondar las propiedades de cara a cara del electrodo modificado midiendo el cambio en resistencia de la transferencia del electrón en la superficie del electrodo debido a la adsorción y a la desorción de moléculas químicas o biológicas. Varios estudios se han publicado en este tema. La aproximación clásica es la prueba de ELISA31, sobre la base del uso de polímeros semiconductores y del uso de la técnica del EIS, mientras que el poliestireno (PS) es el polímero que aísla típico usado en la investigación biomédica.

Una aplicación extensamente señalada es el biosensor de la glucosa32,33,34, que se basa en la transferencia del electrón que ocurre durante la reducción enzimática de la glucosa. Estos últimos años, varios estudios se han publicado en este campo, incluyendo Patel y otros35 quién presente un sensor electro-enzimático de la glucosa. Otros estudios interesantes son proporcionados por Huang y otros (2009), que introducen un sensor de afinidad capacitively basado de MEMS para las aplicaciones contínuas de la supervisión de la glucosa; Teymoori, MIR Majid y otros, que describe un MEMS para la glucosa y otros sensores genéricos con aplicaciones médicas; y Rodrigues y otros36, que desarrolló un nuevo biochip célula-basado dedicó a la supervisión en tiempo real de emanaciones transitorias de la glucosa y del oxígeno, usando matrices de microsensors amperimétricos integrados en la entrada y el enchufe de un compartimiento de la célula de PDMS. Un diseño completo es proporcionado por Rahman y otros37, que presenta el diseño, el microfabrication, el empaquetado, el functionalization superficial y la prueba in vitro de una célula-en-uno-viruta electroquímica completa (ECC) para la supervisión amperimétrica contínua de la glucosa, realizando la voltametría cíclica, la espectroscopia eléctrica de la impedancia (EIS) y el examen microscópico.

Los Diversos ejemplos del revelado de los nanosensors para la aplicación en este campo son señalados por Usman Ali y otros38. Aquí ZnO Nanowires se utiliza para una aplicación de GCM conectada directamente con la entrada de un MOSFET estándar del inferior-umbral. Diseño de Lee39 y otros un micro-sensor enzima-libre flexible de la glucosa con un electrodo de trabajo del platino nanoporous en una película biocompatible del ANIMAL DOMÉSTICO. Goud y otros40 introduce un sistema-en-conjunto nanobioelectronic (SOP) con un sensor integrado de la glucosa basado en los electrodos de trabajo del carbón-nanotube. Jining Xie y otros41 sugiere los nanotubes nanoparticle-revestidos del carbón del platino para la glucosa amperimétrica biosensing; y Ekanayake y otros42 describe la manufactura y la caracterización de un electrodo nano-poroso nuevo (PPy) del polypyrrole y de su aplicación en biosensores amperimétricos, con las características aumentadas para detectar de la glucosa.

Nanobiotecnología y Nanomedicine

Planes De Acción Científicos e Inversión Global

La disponibilidad de dispositivos biomédicos ines vivo, tales como el que está descrito arriba, se conecta de cerca a los avances en nanobiotecnología. Se prevee que la Nanotecnología tenga un impacto rápido en sociedad43: creando los decorados económicos futuros, productividad y competitividad estimulante, tecnologías convergentes, y ascender la nueva educación y el revelado humano. Las Pruebas de este impacto rápido de la nanotecnología se pueden considerar en las figuras de la inversión del gobierno para las actividades de la nanotecnología R+D, los recursos y el entrenamiento de la mano de obra. El pedido Preliminar del presupuesto de la Nanotecnología Nacional de los 2008 E.E.U.U. la nanotecnología R+D a través del Gobierno Federal estaba sobre US$1.44 mil millones (NNI, 2007). En Europa, el Programa de Base de VIIth (FP) contribuirá sobre €600 millón por año a la investigación de la nanotecnología hasta el 2013, con una cantidad adicional, similar que es proporcionada por los países. Esto da a Europa un gasto anual más grande en la nanotecnología que los Estados Unidos o el Japón44.

En el contexto del plan de acción Europeo, N&N es un ámbito fundamental para la Comisión Europea: el PUNTO DE CONGELACIÓN de VIIth (2007-2013) provee de un programa específico para los nanosciences, las nanotecnologías, los materiales y las nuevas tecnologías de producción un presupuesto de €3,475 millón (10,72% del presupuesto del total del PUNTO DE CONGELACIÓN de VIIth). Por Otra Parte, varios programas específicos están implicados en la investigación del nanoscale, y el presupuesto total invertido en nanoactivities será aumentado así en varios millares de €millions (Meur) que vienen de los programas siguientes: Salud (6 100 Meur); Comida, agricultura y biotecnología (1 935 Meur); Las TIC (9 050 Meur) y Energía (2 350 Meur)

Papeles Nano-Relacionados y Patentes

Varias reseñas y estudios comparativos de la extensión mundial de nanopublications y de nanopatents están disponibles45,46,47. Los Artículos científicos y las patentes en el sector de la nanotecnología han crecido exponencial durante las dos décadas pasadas. El incremento relativo en número de los “nano-título-papeles” en las diversas bases de datos bibliográficas, es decir el aumento en el número de “nano-título-papeles” como proporción de todos los papeles ha sido dramático: si tomamos el Índice de Citación de la Ciencia como siendo representante de todas las ciencias (no obstante esa química es algo infrarrepresentada), la proporción de “nano-título-papeles” creció a partir de 1985 a mid-2003 por cerca de 1,2% a una tasa de crecimiento anual media del cerca de 34%, que los medios él han duplicado cada 2,35 años. Desde mediados de 1990 s que la velocidad se ha reducido algo a una tasa de crecimiento anual del cerca de 25% (duplicando cada 3,1 años).48

En 2007 sobre el nanoscience 15.000 y los papeles nanotecnologÃa-relacionados fueron publicados, y ahora hay la actividad intensa por lo que se refiere a propiedad intelectual (IP) - la propiedad de innovaciones, de invenciones, de ideas y de la creatividad - en el campo del nanoscale. La Nanotecnología está aumentando la rotación hacia una economía conocimiento-orientada y así que la propiedad intelectual está en una posición para aumentar la creación de riqueza, el incremento y el revelado a través del mundo49. Varios partes han intentado correlacionar patentes nano-relacionadas50, y las figuras para el IP nanotecnologÃa-relacionado son alarmantes. En la Oficina Europea de Patentes al grupo de trabajo de la nanotecnología (NTWG) fue creado en 2003 y 90.000 patentes fueron marcadas con etiqueta para clasificar Y01N. La proporción de nanotecnología patenta más que duplicado entre el mediados de los 90 y el mid-2000s (los E.E.U.U. el 40%, Japón el 19%, y Alemania el 10%). El Compendio de los datos internacionalmente comparables51 2007 de los rovides de las Estadísticas p de la Patente sobre patentes.

Antes de 1980, 250 patentes nanotecnologÃa-relacionadas fueron concedidas anualmente a las universidades por todo el mundo, pero en 2003 este número había aumentado el doblez 16 a 3.993 patentes, que se han limado para los bloques huecos, los materiales y las herramientas fundamentales requeridos para desarrollar esta tecnología. La oficina de patentes de los E.E.U.U. ha recibido aplicaciones con respecto a la composición de la materia, los dispositivos, aparato, los sistemas y mando del nanomaterial y los dispositivos, y los métodos. Las reclamaciones Interindustriales de la patente se están haciendo para las únicas innovaciones del nanoscale que pueden tener aplicaciones diversas. Así, las aplicaciones se han determinado en las clases importantes tales como electricidad, necesidades humanas, química y metalurgia de la patente, realizando operaciones y el transportar, ingeniería industrial, la física, construcción fija, los tejidos y papel. Para analizar el impacto en el sector industrial, la OCDE ha categorizado patentes de la nanotecnología en seis campos de aplicación: Electrónica, Optoelectrónica, Remedio y biotecnología, Mediciones y fabricación, Ambiente y energía, y Nanomaterials.

Pues la investigación de Miyazakia52 reveló, las universidades explican una parte determinado grande de la investigación en nanotecnologías (que representan 70,45% de investigación nanotech-relacionada por todo el mundo). En esto son complementadas por los institutos de investigación públicos (quién explican 22,22% de artículos). Así, se estima que las universidades ahora llevan a cabo el 70% de las patentes dominantes de la nanotecnología. El sector privado desempeña un papel más limitado (7,33% de artículos global), pero es un jugador más prominente en los E.E.U.U. (12,41%). En Asia, Japón lleva a cabo una parte fuerte (12,30%) en el sector privado, mientras que la Corea del Sur (8,25%) y en un grado inferior la India (3,52%) compite con Japón. En el futuro, el revelado de la nanotecnología es probable desviarse de organizaciones público financiadas grandes y de universidades a las pequeñas empresas de nueva creación que intentan explotar los esfuerzos de investigación público financiados anteriores de generar las primeras aplicaciones comerciales, de una manera similar a lo que hemos atestiguado en las industrias de la biotecnología.

Retos de la Investigación para las Nanobiotecnologías

La Nanobiotecnología es un área rápidamente que se convierte de la oportunidad científica y tecnológica que proporciona a avances en la industria alimentaria, la energía, el ambiente y el remedio. En nanomedicine, hay una amplia gama de tecnologías que se pueden aplicar a los aparatos médicos, a los materiales, a los procedimientos, y a las modalidades del tratamiento. Una mirada más atenta en el nanomedicine determina las técnicas nanomedical emergentes tales como nanosurgery, la ingeniería del tejido, diagnósticos nanoparticle-activados, y salida apuntada de la droga. Según un grupo de expertos de la Dependencia de Evaluación de Remedio Europea (EMEA), dedican a la mayoría de aplicaciones comerciales actuales de la nanotecnología al remedio a la salida de la droga. Aplicaciones Más nuevas de la nanotecnología incluyen el repuesto del tejido, el transporte a través de las barreras biológicas, teledirigidas de nanoprobes, de sistemas nanoelectronic sensoriales implantables integrados y de estructuras químicas multifuncionales para apuntar de la enfermedad. Así, la nanobiotecnología puede proporcionar no apenas a la miniaturización de los dispositivos biomédicos implantables (microfluidics, microelectrónica, etc) pero también de las matrices multifuncionales seguras para la detección de la enfermedad. No hay probablemente mejor ejemplo de la convergencia tecnológica (diseño y creación de nuevas estructuras funcionales) de las estrategias de arriba hacia abajo (miniaturización) y ascendentes, que buscan la punta del equilibrio donde los avances tecnológicos y las demandas de mercado pudieron encontrarse.

Finalmente, se ha discutido que la investigación actual del nanoscale no revela ningunos modelos del detalle y grado de carácter interdisciplinario y que su multidisciplinarity evidente consiste en campos diversos, en gran parte monodisciplinarios que estén muy sin relación el uno al otro y que tengan poco más en campo común que el prefijo “nano” 48. A este punto, la discusión con respecto a la naturaleza discontinua o ampliada de la nanotecnología pudo presentarse en el proceso de la transferencia de la innovación y de tecnologías. De Acuerdo con las conclusión empíricas de la encuesta conducto por Nikulainen y Palmberg53, parece que, en el momento que, no hay necesidad de iniciativas relacionadas nano-específicas de la transferencia de tecnologías. Esta conclusión puede no obstante tener que ser revisitado si la nanotecnología llega a ser más radical y discontinua. Hoy, los químicos que desarrollan las drogas, los reactores y los catalizadores están trabajando en el nanoscale, como tienen durante muchos años, aunque refieren simple a su trabajo como química. Ciertamente, los responsables políticos necesitan tener en cuenta ambiental relevante, salud y cuestiones de seguridad fijando patrones y reglamentos de aplicación para facilitar la difusión de la nanotecnología.

Conclusiones y Recomendaciones Finales

En este papel, el diseño de un dispositivo biomédico implantable in vivo genérico capaz de detectar los valores de umbral para las concentraciones apuntadas (es decir detección de niveles de la glucosa) se ha presentado. Dado la velocidad con la cual la diabetes puede extenderse y las mejorías que son posibles en su diagnosis y controlar si los sistemas aguja-libres están disponibles, el aparato médico introducido en este papel se diseña para alcanzar un mercado enorme durante los próximos años. Por Otra Parte, cuando la cadena de valores entera se financia público, esto significa que las metas de la transferencia de tecnologías de la universidad a la industria y a los rendimientos sociales del capital invertido público se han observado completo. Así, un modelo acertado para la transferencia de la investigación, de la innovación y de tecnologías se puede introducir a un decorado determinado caracterizado por la convergencia de tecnologías y de disciplinas, así como por la convergencia de los diversos tenedores que combinan representantes de centros de investigación, de hospitales, del mercado, de centros del plan de acción y de ciudadanos también.

La reseña completa proporcionada aquí de la cadena de valores de los procesos de la investigación y de la transferencia de tecnologías destaca la importancia de un marco común en el cual las personas multidisciplinarias y las organizaciones puedan trabajar juntas dirigido por liderazgo científico resuelto. En este caso específico, el Departamento de la Electrónica en la Universidad de Barcelona ha tenido carga total de las actividades de la investigación y de la comercialización. El dispositivo biomédico resultante nano-se activa en un sentido doble: al miniaturizar el sistema (autonomía de la fluídica, electrónica, de la energía) y cuando las nuevas estructuras funcionales son incluidas (los nanobiosensors desarrollados por el IBEC). El CIBER-DEM ensambla la cadena de valores cuando se consideran la investigación y la comercialización clínicas. Todavía una tecnología emergente, el futuro ASIC trabajará con un arsenal de nanobiosensors con diversas metas, y definirá la configuración del método de la medición. Cada arsenal será utilizado para detectar un tipo específico de meta, y el sistema multiplexado será utilizado para analizar cada arsenal que se centra en una meta determinada. Entonces, la parte superior hacia abajo se acerca usando nanoengineering y la nanofabricación y la parte inferior hacia arriba se acerca usando química supramolecular pueden producir los diagnósticos nuevos que se centrarán cada vez más en la entrega de una solución personalizada basada en el análisis de los datos del arsenal en el tiempo real, y en su caso, aplicando esta decisión para entregar una terapia automatizada (theranostics).

En conclusión, a pesar de la disponibilidad algo limitada de la información que discute el seguro de nanomaterials médicos, los antecedentes presentados en este papel son una demostración sin obstrucción de cómo fortalecer los bonos entre la comunidad de la ciencia, los hospitales y la industria. El proceso descrito ofrece un método eficiente para realizar experimentos en la prueba grande y los recursos clínicos, dentro de un marco innovador que se aproveche de las nuevas herramientas científicas y de los descubrimientos. Los dispositivos Biomédicos representan un juego estratégico para el futuro de las áreas científicas y tecnológicas de España de plan de acción mientras que buscan desarrollo económico acelerado dentro de la sociedad basada en el conocimiento. De esta manera, las regiones del país pueden fortalecer los enlaces de red entre sus agentes del R&D - ciencia y los parques tecnológicos, los institutos y los centros de investigación, los hospitales, las plataformas de la tecnología y las incubadoras - como exploran y enfrentan los nuevos retos científicos y del mercado presentados por las ciencias de la vida del nanotech.


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Date Added: Dec 8, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:44

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