市場は生体内の生物医学的な分析のための Nano 可能にされた Implantable 装置の商業化の学術の研究の直面に挑戦します

教授によって Esteve Juanola-Feliu

E.a Juanola-Feliu*、 J. Colomer-Farraronsa、 P. Miribel-Catalaa、 J. Samitiera,b,c の電子工学、d
a
Bioelectronics および Nanobioengineering の研究グループ (SIC-BIO) の J. バレスPasola の CEMIC 部門、バルセロナの大学

b 生物医学的なアプリケーション研究のグループのために設計しているカタロニアの µnanosystems の生物工学のための IBEC 協会
c生物工学、生体材料および Nanomedicine の CIBER BBN 生物医学的な研究のネットワーキングの中心
d経済学部および企業、バルセロナの大学
対応する著者: ejuanola@el.ub.es

カバーされるトピック

ナノテクノロジーおよび経済
Nanomedicine の技術の収束
生体内の分析のための生物医学的な装置
     最新式の革新的な生物医学的な装置
     Implantable 装置のアーキテクチャ
     Nanobiosensor の選択
Nanobiotechnology および Nanomedicine
     Nano 関連のペーパーおよびパテント
     科学的な規定および全体的な投資
     Nanobiotechnologies のための研究の挑戦
結論および最終的な勧告

ナノテクノロジーおよび経済

最先端の経済の福祉が危険な状態にあることが、そしてこの状態に取り組む唯一の方法が知識の経済のことを制御によって行うこと広く認識されます。 この意欲的な目的を達成するためには、私達は 「知識三角形」のの各次元のパフォーマンスを改善する必要があります: 教育、研究および革新。 実際に実験室と市場間のギャップを繋ぐためにおよび従って新しい技術を基盤とする製品の正常な商業化を保障しなさい、追加値の作戦の重要性への最近の調査結果ポイントおよび R+D の間のマーケティングは処理します。 さらに、慣習的な製造業が開発途上経済によって支配される全体的な経済に、最先端の経済の企業の未来は差動付加価値を提供できる既存の技術および製品の改良のよりもむしろそれらのハイテクな作業を革新する機能に頼らなければなりません。 従ってそれは健康 (薬) および新しい生物医学的な装置のナノテクノロジーの組合せがこれらの必要物に会う非常にことができることかなり明確なようです。

ナノテクノロジーは薬、人間工学、工学、物理科学および情報技術間の交差で革新および創造性の無限のもとをサポートする、訓練は R+D、知識管理および技術移転の新しい方向を開発しています進歩を提供し。 いくつかの nanotech の製品は既に使用中であり、アナリストは現在のディケイドの間に何百ものユーロの十億育つと市場が期待します。 長い R+D の培養時間後で、複数の産業セグメントは nanotech 可能にされた製品 (富士Keizai 2007 年) の採用者1 として既に早く現れています; この文脈では、意外にも急速な市場の成長は期待され、高い大衆消費市場の機会は目標とされた研究のサブセグメントのために予想されます。 調査結果は Bio&Health の市場が今後数年間にわたる最も大きい前進の一部を提供すること、そして、その結果、薬への nanoscience そして技術のアプリケーションが新しい防止の試金、早い診断、 nanoscale のモニタリングおよび mimetic 構造ことをによって有効な処置の提供によって患者に寄与することを提案します。 多分、ボディの確実に広げ過ぎられたタイムスケールを作動できる nanostructures のデザインにかなりの挑戦があります。

nanosynthesis (上昇形技術) によって達成され、スケール長の減少に nanomachining (トップダウンの技術) 今までに一度もとして生物的世界と相互に作用する潜在性があります。 生物ナノテクノロジーは薬の新しい進歩を達成するための主制御ルートである生体物質動作します、と整頓されていた nanostructures 間のインターフェイスで; 歯科医療および therapeutics; 動物および野菜起源の食糧; そして化粧品のような毎日の心配の製品で。 GENNESYS の白書 (2009 年) に従って、研究のこの新しいフィールドは生物反応炉、 biocompatible 材料および実験室チップ技術の王国の重要な進歩を近い将来に提供します。

Nanomedicine の技術の収束

nanomedicine は健康へのナノテクノロジーのアプリケーションと定義されます。 それは nanometric スケールで材料の改善され、頻繁に新しい物理、化学薬品および生物的特性を開発します。 Nanomedicine に病気の防止の潜在的影響が、早くおよび信頼できる診断および処置あります。 nanomedicine の場合では、医療機器、材料、プロシージャおよび処置の様相に適用することができる技術の広い範囲があります。 nanomedicine を吟見する事は nanosurgery、ティッシュ工学、 nanoparticle 可能にされた診断および目標とされた薬剤配達のような出現の nanomedical 技術をもたらします。 まだ幼年時代で、訓練の作業の多くは R+D を含み、従って健康施設、研究所および製造業者が効率的に協力することは重大です。

特に、学際的な研究グループおよび技術移転のオフィスは biocompatible 材料のための微細構造/特性関係とこれらの装置の構造/パフォーマンスに対する彼らの効果の高度の理解によって新しい nano 可能にされた implantable 生物医学的な装置の開発の重要な役割を担っています。 更に進むためには、新しいツールおよび方法が開発されるかもしれませんように技術的な、医学の条件の理解を促進できる汎用フレームワークは必要となります。 さらに、薬に使用の特定のツールそしてプロシージャが臨床医によって開発される間、大学病院工業管理間の緊密な協力を保障する緊急需要があります。 著者の経験で引いて、この場合私達をこの 4 人の係争物受寄者と市場の準備ができた新しい生物医学的な製品の開発の原因となる革新過程にかかわる市民間の協同そして共同の重要性を示すように努めます調査して下さい。

薬と技術間の相互作用は診断装置の開発が病原体、イオン、病気、等を検出するか、または監察するようにします。 現在、急流の統合はマイクロエレクトロニクス、 microfluidics のような領域で進みます、 microsensors および biocompatible 材料は実験室チップおよびポイントの心配装置のような implantable biodevices の開発を可能にします2,3。 その結果、連続的なモニタリングシステムは標準的な方法と比較するとより速く、より安い臨床タスクを - 特に開発して使用できます。 それはこの文脈に私達が生体内の検出のための統合された前陣アーキテクチャを示すことです。

生体内の分析のための生物医学的な装置

このペーパーでもたらされるシステムは人間の皮の下で植え付けられるように設計されています。 この装置と外部一次送信機間の動力および通信連絡は誘導リンクに基づいています。 示されるアーキテクチャは 2 つのアプローチのために設計されています: 電流測定またはインピーダンス nano バイオセンサーに基づく本当/フォールスアラームシステムを定義します。 生体内の分析によって監察されるかもしれない病気の間で発生および流行が世界的に増加していることそれは与えられる糖尿病に焦点を合わせるべきこのペーパーの目標です、反映の生活様式および老齢人口は変更します。 具体的には、この成長する流行は肥満のそれと糖尿病患者の番号は 2030 年までに 350,000,000 を超過することを世界保健機構が4推定するので、密接に関連があり、重要な市場機会を、特に世界の糖尿病の市場分析 2010-2025 年で報告されたように作成します。

この生体内の implantable 生物医学的な装置のために、私達はまた全体の価値連鎖 (基礎研究から、企業への工学そして技術によって、)、必要な下部組織をカバーするおよびこれらのおよび同じような現在の市場の挑戦の社会のための含意を検査します意欲的なアプローチ。 この場合、全体の価値連鎖は公共の研究の投資の社会的な転換を強調する大学制度によって催されます。 私達はまた生物医学的な企業の最近の技術革新が学術の研究に基づいていた、およびそのような学術の研究計画の投資と彼らの調査結果の産業アプリケーション間の時間のずれを - 学術の研究からの社会的な収益率を推定するためにすなわち、考慮します範囲。 学術の研究の結果がそう広くおよび基本的で、微妙な広まった効果そう広められるので頻繁に学術の研究と産業革新間のリンクを識別し、測定することは困難です。 それにもかかわらずずっと産業革新への学術の研究の貢献がかなりであること、薬剤のような企業から説得力のある証拠が、特に、器械および情報処理あります。5

最新式の革新的な生物医学的な装置

多くの異なった問題は理想的な implantable 装置の取得で克服される必要があります6。 まず第一に、装置はボディ内の好ましくない反作用を避けるために biocompatible なります。 2 番目に、医療機器は downscaled、携帯機器の長期にわたる安定性、選択率、口径測定、小型化および繰返し、また力提供しなければなりません。 センサーの点では、ラベルなしの電気バイオセンサーは小型化の低価格、低い電力および容易さのために理想的な候補者です。 nanobiosensors の最近の進展はブドウ糖のモニタリング、妊娠および DNA のテストのフィールド7の適した科学技術の解決を提供します8。 ターゲット analyte がプローブによって捕獲されるとき、電気測定は voltmetric、電流測定またはインピーダンス技術を開発できます。 理想的にはちょうど 1 ないつのターゲットエージェントか病理学を検出それから装置はべきです幾分異なったエージェントおよびブドウ糖のモニタリングの場合には Wang によって記述されているようにクローズド・ループフィードバックではたらくことができます9 、べきです。

生体内のモニタリングのための複数の生物医学的な装置は現在発達しています。 従って、ティッシュの乳酸塩の同時連続的なモニタリングのための非常に安定した、正確な筋肉内の implantable バイオセンサーおよびブドウ糖は完全な電気化学セルチップを含んで最近、作り出されてしまいました。 さらに、オンチップ potentiostat および信号処理の平行開発と、実質的な進歩は biochip を感じる無線 implantable ブドウ糖/乳酸塩の方になされました10。 他の所で、血の流れのそのままのモニタリングのための implantable 生物マイクロ電気機械システムは (生物MEMS) 設計されていました。 ここでは、目標は中心のバイパス接木の非侵襲的で早い狭窄症の検出のためのスマートな無線感知の単位を開発することでした11。 興味深いことに、この調査は biocompatibility に関連して表面のコーティングの使用および血の血小板および要素の非付着を検査します。 この場合、ナノテクノロジーは示しまケイ素の生物MEMS 構造の biocompatibility を改善するための役に立つツールですとして biocompatibility を高めるので nanoscale の金属チタニウムの層が使用されるときそれ自身を。

次のステップは一組のターゲットエージェント (酵素、ウイルス、分子、元素、分子、等) のために反応であるように設計されている nanosensors の多重型にされたアレイと働く設定可能なアプリケーション特有の集積回路 (ASIC) を発達させることを含みます。 アレイの多重センサーは 1 つの特定のターゲットにまた冗長な応答を追求している間他のアレイは他のターゲットのために準備することができるがそれから使用することができます。 従って、 biomarkers のパネルは開発される必要があります。 このように、再現性および正確さは各ターゲットのために改善し異なったターゲットは同時に試金することができます。 ASIC の構成容量はまた行なわれる Hassibi によっておよびリーおよび浜等引き受けられる調査の測定の種類の点ではように12 定義されるべきです13: それは電流測定、測定の現在の変化およびしきい値値を検出することであることができま14またはそれは、固定頻度のために分光電気化学のインピーダンスであることができましきい値の値および異常を交差させることをインピーダンス両方変化を検出します。 測定の両方の技術の組合せが検出の確かな方法を得るのに使用できます。 力および通信連絡はまた implantable 装置のデザインの主要特点です。 前は装置へ十分なエネルギーを転送する方法にセンサーを制御し、人間の皮を通してセンサーによって提供される情報を送るために後者が器械使用および通信電子の統合を含む一方、かかわっています。 ただし、徴候の検出しきい値目的を監視するために十分なら、ユーザーから外部データ処理単位に高い正確度の生データを測定し、送ることは必要ではないです。 実際に、同じセンサーの内のローカル処理は力および通信連絡条件を減らします。

誘導結合を通って収穫する RF 力は電池かワイヤーの使用に対して植え付けられた装置へ送信エネルギーのためのますます使用された代わり、です15,16。 なお、この代わりは二方向の通信連絡が植え付けられた装置および外部ベースまたは読取装置の間に確立されるようにします。 誘導結合に基づくいくつかの implantable テレメトリー回路は文献で見つけることができます17,18,19。 対照によって、複数の調査は生体内のモニタリングのための integratable 電子工学を開発しました。 これの例は調査でによって現在に頻度コンバーター20および通信プロトコルに基づく信号処理の単位が示されるところで、21電気伝導度バイオセンサーのための femtoampere 感度アプリケーションが使用されると等か Haider ところで等提供されますゴア。

Implantable 装置のアーキテクチャ

この接続で、示されるアーキテクチャは目指すバイオセンサーに基づいてアプリケーションの開発のための最初のアプローチを表しま蛋白質、抗体、イオン、酸素、ブドウ糖、等のある特定のレベルの存在か不在を検出します。 これらの生体内の検出器は、または、アラームとして20作業調整しましたり/偽アプリケーション。 分析の下の集中レベルが受け入れられた値の範囲の外で落ちるとき、しきい値値によってはアラームが作動します。 例えば、ブドウ糖のモニタリングの場合には、ブドウ糖のレベルのしきい値の減少の検出は hypoglycaemia のような重大な状態を避けるために必須です21,22。 そのような検出は測定されたシグナルの振幅が指定しきい値値の下で下るとき達成されます。

さまざまなアプローチはブドウ糖の連続的なモニタリングのために開発されました23。 これらは subcutaneous Minimed Medtronic まで Cygnus Inc. が販売する血ブドウ糖のテスターのような商業解決から 3-5 分毎にブドウ糖のレベルを制御する Abbott Inc. の解決及び。 皮の下にちょうど置かれるこれらの装置にインシュリンを渡し、 3-5 日の自主性を楽しむ閉ループ制御があります。 biofouling 抵抗するために最小の生物的影響を努める解決は上塗を施してある針タイプの電気化学センサーに加えて抑制剤24 (一酸化窒素) を含んでいます25,26,27

一般的な implantable、前陣アーキテクチャは病原体、イオン、酸素濃度のレベル、等の存在または不在の生体内のモニタリングのための誘導結合に基づいています。

Fig.1. implantable 装置の概念

Fig.1 のシステムは異なったターゲットのモニタリングのための本当/フォールスアラームが付いているプラットホームを示します。 データはすべての入力が各患者のために個人化することができる中央データベースに転送されます。 集められるデータは別のシナリオでは測定することができます: 患者がある特定のタイプの身体活動、等を、特定の医学の興味引き受ける残りにおよびそれ故にとき正確な予想あったりおよび診断によって得ることができます28。 システムに患者の一定したモニタリングで研究アプリケーションがのでそれら通常の状態では遂行する毎日の作業をあります (屋外に) およびこのように未知の人々、等の病院であることの圧力によって、引き起こされる心理的な変化のような二次効果は避けることができます。 提案されたアーキテクチャは 1 台のセンサーのためのしきい値の探知器として (Fig.2 を見ま) この段階で含み、分析され、オンチップ偏、 potentiostast バイオセンサーを、調節のモジュール運転するためにそして変調そしてデータ処理ブロックを電流測定に働きます。 調節のモジュールは測定されるシグナルのレベルに適応するように設計されています。 しきい値の方法を使用してターゲットの検出は十分に高い信号対雑音比 (SNR) を保障するために十分な信号レベルを保証する必要があります。

この変調およびデータ処理ブロックは地域外閲覧者に検出するレベルを分析し、送るように設計されています。 2 つのアプローチは定義されます: 一般的な電流測定のバイオセンサーのアプリケーションそしてインピーダンスバイオセンサー、ラベルなしのシステムのために、検出および伝達のためのセンサーのアナログの処理と進む統合されたアナログのロックインのアンプに基づいて。 未来の実施のために、このモジュールは再構成することができるように設計されます。

最初の提案を (電流測定) 認可するためには、完全な習慣 IC は力および通信リンクを提供するために 13.56MHz に調整されるアーキテクチャおよび PCB トランスポンダのアンテナ (30mm x 15mm) の複数のモジュールを含んで設計されていました。 デザインはまたインピーダンス検出の場合には統合されたアナログのロックインのアンプを組み込みます。

一般的な implantable アーキテクチャのための提案は図 2. で示されます。 それは nanobiosensor、アンテナおよび電子モジュールから成り立ちます。

Fig.2. 提案された一般的な implantable 前陣アーキテクチャ。

nanobiosensor か nanosensor は一般にように敏感な生物的認識の要素が付いているプローブ、か bioreceptor、物理化学的な探知器のコンポーネントおよびトランスデューサー中間から成り立つナノメーターのサイズのスケールの測定システム定義されます。 2 つのタイプの潜在的な医学アプリケーションの nanosensors は片持梁アレイセンサーおよび biomarkers の広い範囲のために nanolitres または血のより少しをテストするのに使用することができる nanobiosensors です、および nanotube/nanowire のセンサー。 私達の作業ではシステムを説明し、開発するために、 3 つの電極を搭載する nanobiosensor は選ばれました。 その位層幾何学はあらゆる種類のセンサーの容易に適応させることができます。 センサーを構成する 3 つの電極は次のとおりです: a) 電気化学の反作用の表面として役立つ働く電極 (w) の起こります; b) W の電極で潜在性を測定する、および c) は供給する補助か対極 (交互計算)、流れ必要となりました照合電極 (r) W の電極で電気化学の反作用のために。

システムは implantable および外部アンテナによって生成される29,30 全体のシステムに動力を与え、人間の皮を通して無線二方向の通信連絡を提供するために帰納的につながれたリンクが十分なエネルギーを供給できる無線電信によって動力を与えられる実行中 RFID の札として設計されています。 従ってそれは nanobiosensor によって得られる情報を送信し、それから植え付けられた電子工学を設定し、得られるデータを読むことができる地域外閲覧者からデータを受け取ることができます。

Nanobiosensor の選択

有効な nanobiosensor のための最も有望な解決は電気化学のインピーダンス分光学の技術を使用することを (EIS)含みます。 EIS は化学か生物的分子の吸着そして脱着による電極の表面で電子転送の抵抗の変更の測定によって修正された電極の界面特性を厳密に調べるためのより有効な方法を表します。 複数の調査はこの主題で出版されました。 古典的なアプローチは半導体ポリマーの31使用および EIS の技術の使用に基づいてポリスチレンは生物医学的な研究で使用される典型的な絶縁 (PS)ポリマーであるが、 ELISA テスト、です。

広く報告されたアプリケーションはブドウ糖の32,33,34酵素の減少の間に発生する電子転送に基づいているブドウ糖のバイオセンサーです。 近年、複数の調査は Patel を含むこのフィールドでだれ現在35 エレクトロ酵素のブドウ糖センサーか、等出版されました。 連続的なブドウ糖のモニタリングアプリケーションのための capacitively 基づいた MEMS のアフィニティー・センサーを導入する他の興味深い調査は黄によって (2009 年) 等提供されます、; Teymoori、等 Mir Majid、医学アプリケーションのブドウ糖そして他の一般的なセンサーのための MEMS を記述する; そして36新しい細胞に基づく biochip を発達させた等 Rodrigues は PDMS のセル区域の入口そしてアウトレットで統合された電流測定の microsensors のアレイを使用してブドウ糖および酸素の一時的な流出の実時間監視に、捧げました。 完全なデザインはラーマンによって等提供されます37、循環ボルタンメトリー、電気インピーダンス分光学および顕微鏡検査を行うブドウ糖の連続的な電流測定のモニタリングのための完全な電気化学セルチップ (ECC) のデザイン、 microfabrication、包装、表面の functionalization および生体外の (EIS)テストを示す。

このフィールドのアプリケーションのための nanosensors の開発のさまざまな例は Usman アリによって等報告されます38。 ここに ZnO Nanowires は直接標準低しきい値 MOSFET のゲートに接続される GCM アプリケーションのために使用されます。 リー等39 デザイン生物互換性があるペットフィルムの nanoporous プラチナ働く電極を搭載する適用範囲が広い酵素なしのブドウ糖マイクロセンサー。 Goud は等40 カーボンnanotube 働く電極に (SOP)基づいて統合されたブドウ糖センサーが付いている nanobioelectronic システムパッケージをもたらします。 チーニン Xie は等41 プラチナ biosensing 電流測定のブドウ糖のための nanoparticle 上塗を施してあるカーボン nanotubes を提案します; そして Ekanayake はブドウ糖の42 感知のための高められた特性の電流測定のバイオセンサーで等 (PPy)新しい nano 多孔性の polypyrrole の電極およびアプリケーションの製造そして性格描写を、記述します。

Nanobiotechnology および Nanomedicine

科学的な規定および全体的な投資

上で記述されている nanobiotechnology の前進ともののような生体内の生物医学的な装置のアベイラビリティは、密接に関連があります。 ナノテクノロジーは社会の急速な影響があると期待されます43: 未来の経済的なシナリオ、刺激的な生産性および競争力、収斂技術、および新しい教育および人間の開発を促進すること作成します。 ナノテクノロジーのこの急速な影響の証拠はナノテクノロジー R+D の作業、機能および労働力のトレーニングについては政府の投資図で見ることができます。 連邦政府を渡るナノテクノロジー R+D のための 2008 米国の各国用のナノテクノロジーの初めの予算の要求は US$1.44 十億 (NNI 2007 年) にありました。 ヨーロッパでは、 VIIth のフレームワークプログラムは (FP)個々の国によって提供されて追加、同じような量が 2013 年までのナノテクノロジーの研究に 1 年ごとの€600 百万について、貢献します。 これはヨーロッパに米国か日本よりナノテクノロジーの大きい年次支出を与えます44

ヨーロッパの規定という点において、 N&N は EC 委員会のための緊要地域です: VIIth FP (2007-2013 年) は€3,475 百万 (VIIth FP の合計の予算の 10.72%) の予算を nanosciences、ナノテクノロジー、材料および新しい生産技術のための特定のプログラムに与えます。 さらに、複数の特定のプログラムは nanoscale の研究にかかわり、こうして nanoactivities に投資された総予算は次のプログラムから来る複数のたくさんの€millions (Meur) 増加します: 健康 (6 100 Meur); 食糧、農業および人間工学 (1 935 Meur); ICT (9 050 Meur) およびエネルギー (2 350 Meur)

Nano 関連のペーパーおよびパテント

nanopublications および nanopatents の世界的な拡張の複数の概要そして比較研究は使用できます45,46,47。 ナノテクノロジーのセクターの学術論文そしてパテントは最後の二十年にわたって指数関数的に育ちました。 さまざまな文献データベース、ずっとすべてのペーパーの割合として 「nano タイトルペーパー」の番号のすなわち増加の 「nano タイトルペーパー」の総計の相対的な成長は劇的です: 私達が取ればすべての科学の代表 (とはいえその化学は幾分不十分に表示されています) ですとして科学の引用索引を、 「nano タイトルペーパー」の割合は平均がそれ 2.35 年毎に倍増した約 34% の平均年間成長率で約 1.2% までに 1985 年から中間2003 に育ちました。 90 年代半ば以来速度は約 25% の年間成長率に幾分遅れま (3.1 年毎に倍増します)。48

15,000 nanoscience に 2007 およびナノテクノロジー関連のペーパーでは出版され、今では - が nanoscale フィールドの…知的財産 (IP)に関しては強い作業 - 革新、発明、考えおよび創造性の所有権あります。 ナノテクノロジーは知識指向の経済の方のシフトを高めて、従って知的財産は世界を渡る富の創造、成長を高める位置にあります49。 複数のレポートは nano 関連のパテントをマップするように努め50ナノテクノロジー関連の IP のための図は衝撃的です。 ナノテクノロジーのワークグループ欧州特許庁で (NTWG) 2003 年に作成され、 Y01N を分類するために 90,000 のパテントは付きました。 ナノテクノロジーの割合は 90 年代半ばと中間2000s の間で多くにより倍増されて特許を取ります (米国 40%、日本 19%、およびドイツ 10%)。 パテントの統計量パテントの 2007 年の p の51 rovides の国際的に対等なデータの大要。

1980 年の前に、 250 のナノテクノロジー関連のパテントは大学に世界的に毎年許可されましたが、 2003 年までにこの番号はこの技術を開発するために必要な基本的なブロック、材料およびツールのためにファイルされた 3,993 のパテントに 16 フォールドを増加しました。 米国の特許局は nanomaterial の合成物に関するアプリケーションを、装置、器具、システムおよび制御および装置、および方法受け取りました。 交差工業のパテントの要求は多様なアプリケーションがあるかもしれない単一の nanoscale の革新のためになされています。 従って、アプリケーションは電気のような主要なパテントのクラス、人間の必要、操作および輸送、機械工学、物理学、固定構築、ファブリックおよびペーパー行う化学および冶金学で識別されました。 産業部門の影響を分析するためには、 OECD はアプリケーションの 6 つのフィールドにナノテクノロジーのパテントを分類しました: 電子工学、光電子工学、薬および人間工学、測定および製造業、環境およびエネルギーおよび Nanomaterials。

Miyazakia の研究が明らかにした52 ので、大学はナノテクノロジーの研究の特に大きい分け前を説明します (nanotech 関連の研究の 70.45% を世界的に表す)。 これでそれらはによって (だれ記事かの 22.22% のためのアカウント) 公共の研究所補足されます。 従って大学が今主ナノテクノロジーのパテントの 70% を保持すると、推定されています。 民間部門はより限られた役割 (全体的の記事の 7.33%) を担いますが、それは米国 (12.41%) のより顕著なプレーヤーです。 アジアでは、日本は韓国 (8.25%) は日本とおよびそれ程ではないにせよインド (3.52%) 競うが、民間部門の強い分け前 (12.30%) を保持します。 将来、ナノテクノロジーの開発は移るためにが本当らしいです私達が人間工学工業で目撃したものをに大きい公に資金を供給された組織および大学から最初の商用アプリケーションを生成するためのより早い公に資金を供給された研究活動を開発するように努める同じような方法で小さい新興企業に。

Nanobiotechnologies のための研究の挑戦

Nanobiotechnology は食品工業、エネルギー、環境および薬の前進を提供する科学的なおよび科学技術機会の急速に成長領域です。 nanomedicine では、医療機器、材料、プロシージャおよび処置の様相に適用することができる技術の広い範囲があります。 nanomedicine を吟見する事は nanosurgery、ティッシュ工学、 nanoparticle 可能にされた診断および目標とされた薬剤配達のような出現の nanomedical 技術を識別します。 ヨーロッパ薬評価代理店の専門家グループに従って (EMEA)、薬へのナノテクノロジーの現在の商用アプリケーションの大半は薬剤配達に捧げられます。 ナノテクノロジーのより新しいアプリケーションは生物的障壁を渡るティッシュの置換、輸送、病気の目標とすることのための nanoprobes、統合された implantable 感覚的な nanoelectronic システムおよび多機能の化学構造のリモート・コントロールを含んでいます。 従って、 nanobiotechnology は病気の検出に implantable 生物医学的な装置 (microfluidics、マイクロエレクトロニクス、等) また信頼できる多機能のアレイのちょうど小型化を提供できます。 おそらく技術的進歩および市場の需要が会うかもしれない平衡のポイントを追求するトップダウンの (小型化) および上昇形 (新しい機能的構造のデザインそして作成) 作戦の科学技術の収束のよりよい例がありません。

最後に現在の nanoscale の研究が学際の点パターンおよびある程度を明らかにしないことが、そして明白な multidisciplinarity が互いにかなり無関係である公有地で」 nano プレフィックス 「より少し多くがあり、異なった、主としてモノラル懲戒的なフィールドから成っていること、論争されました 48。 この時点で、ナノテクノロジーの不連続かインクレメンタル性質に関する議論は革新および技術移転プロセスで起こるかもしれません。 Nikulainen および Palmberg によって行なわれる調査の経験的な調査結果に基づいて53それは、 nano 特定の技術移転の関連イニシアチブのための必要性がない今ことにようです。 この結論はナノテクノロジーがより根本的、に不連続になればそれにもかかわらず再アクセスされなければならないかもしれません。 現在化学として彼らの作業を単に参照するのに多くの年の間持っているように、薬剤を開発している化学者リアクターおよび触媒は nanoscale で働いています。 確かに、政策担当者は標準およびナノテクノロジーの拡散を促進するために実行規則のセットによって関連した環境、保健及び安全性問題を考慮に入れる必要があります。

結論および最終的な勧告

このペーパーでは、ブドウ糖のレベルの集中目標 (すなわち検出) のためのしきい値値を検出することができる一般的な生体内の implantable 生物医学的な装置のデザインは示されました。 糖尿病が今後数年間にわたる巨大な市場に達するように針なしのシステムが使用できれば診断で可能制御するためにである改善広がることができる速度を与えられて、このペーパーでもたらされる医療機器は設計され。 さらに、全体の価値連鎖が公に資金を供給されるとき、これは大学からの公共投資の企業そして社会的なリターンへの技術移転の目的が十分に実現されたことを意味します。 従って、研究、革新および技術移転のための正常なモデルは技術および訓練の収束によって、また研究所、病院、市場、規定の中心および市民からの代表をまた結合しているさまざまな係争物受寄者の収束によって代表される特定のシナリオにもたらすことができます。

研究および技術移転プロセスの価値連鎖のここに提供される概要全体は学際的なチームおよび組織が断固としたな科学的なリーダーシップによって一緒に指示されて働くことができる共通フレームワークの重要性を強調します。 このような特定の場合には、バルセロナの大学の電子工学の部門に研究および商業化の作業の全面的な料金がありました。 生じる生物医学的な装置は二重感覚で nano 可能になります: システム、そして新しい機能的構造が含まれている時 (流体素子工学、電子の、エネルギー自主性) を小型化した場合 (IBEC によって開発される nanobiosensors)。 CIBER-DEM は臨床研究および商業化が考慮されるとき価値連鎖を結合します。 まだ出現技術は異なったターゲットとの nanobiosensors のアレイを、未来 ASIC 使用し、測定方法の構成を定義します。 各アレイが特定のタイプのターゲットを検出するのに使用され特定ターゲットに焦点を合わせる各アレイを分析するのに多重型にされたシステムが使用されます。 それから、上は nanoengineering を使用して近づき、 nanofabrication および底は supramolecular 化学を使用してリアルタイム以内にアレイデータの分析に焦点を合わせる、および適切な場合には、自動化された療法 (theranostics) を提供するためにこの決定を基づいて適用する個人化された解決の提供にますます近づきます新しい診断を作り出すことができます。

結論として、このペーパーで医学の nanomaterials の安全を、示される事歴は論議する情報の幾分限られたアベイラビリティにもかかわらず方法の明確なデモンストレーション科学のコミュニティ、病院および企業間の結束を増強するです。 記述されているプロセスは新しい科学的なツールおよび発見を利用する革新的なフレームワーク内の大きいテストそして臨床機能で実験を行うための効果的な方法を、提供します。 生物医学的な装置は知識ベースの社会内の加速された経済成長を追求すると同時にスペインの科学的な、科学技術の政策分野の未来のための戦略的な賭けを表します。 このように、国の領域は - nanotech の生命科学によって示される新しい科学的なそして市場の挑戦を探索し、直面し、ように R & D のエージェント間のネットワークリンクを増強できます - 科学技術公園、協会および研究所、病院、技術のプラットホームおよび定温器。


参照

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

Last Update: 14. June 2013 04:20

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