시장은 생체 조건 생물 의학 분석을 위한 Nano 가능하게 된 이식할 수 있는 장치 제품화에 있는 학문적인 연구의 직면에 도전합니다

교수에 의하여 Esteve Juanola-Feliu

E.a Juanola-Feliu*, J. Colomer-Farraronsa, P. Miribel-Catalaa, J. Samitiera,b,c 의 전자공학, d
a
Bioelectronics 및 Nanobioengineering 연구 단체 (SIC-BIO)의 J. Valls Pasola CEMIC 부, 바르셀로나의 대학

b 생물 의학 애플리케이션 연구 단을 위해 설계해 카탈루냐 지방 의 µnanosystems의 생의학 공학을 위한 IBEC 학회
c생의학 공학, 생체 적합 물질 및 Nanomedicine에 있는 CIBER BBN 생물 의학 연구 네트워킹 센터
d경제학과와 비즈니스 조직, 바르셀로나의 대학
대응 저자: ejuanola@el.ub.es

커버되는 토픽

나노 과학과 경제
Nanomedicine에 있는 기술의 컨버전스
생체 조건 분석을 위한 생물 의학 장치
     최신식 혁신적인 생물 의학 장치
     이식할 수 있는 장치의 아키텍쳐
     Nanobiosensor의 선택
Nanobiotechnology와 Nanomedicine
     Nano 관련된 종이 및 특허
     과학적인 방침 및 글로벌 투자
     Nanobiotechnologies를 위한 연구 도전
결론과 마지막 권고

나노 과학과 경제

가장 진보된 경제의 복지가 위험한 상태에 있다는 것을, 그리고 이 상황을 다루는 유일한 쪽이 지식 경제를 통제해서 이다 넓게 인식됩니다. 이 야심 있는 목표를 달성하기 위하여는, 우리는 "지식 삼각형"에 있는 각 차원의 성과를 향상할 필요가 있습니다: 교육, 연구 및 혁신. 실험실과 시장 사이 간격을 메우기 위하여 및 그래서 새로운 기술 기반 제품의 성공적인 상품화를 지키십시오 실제로, 추가하 가치의 전략의 중요성에 최근 사실 인정 점 및 R+D 도중 매매는 가공합니다. 더욱, 전통적인 제조가 개발도상 경제에 의해 지배되는 글로벌 경제에서, 가장 진보된 경제에 있는 기업의 미래는 미분 부가 가치를 제안할 수 있는 기존 기술 및 제품 향상에 보다는 오히려 그 하이테크 활동을, 혁신하는 그것의 기능을 의지해야 합니다. 건강 (약)와 새로운 생물 의학 장치에 있는 나노 과학의 조합이 이 필요품을 충족시키는 아주 가능하다는 것을, 확실히 명확하게, 그러므로 보입니다.

나노 과학은 약, 생물공학, 기술설계, 물리학 및 정보 기술 사이 교회법에 혁신과 독창성의 끝없는 근원을 지원하는 돌파구를 제공합니다, 그리고 훈련은 R+D, 지식 관리 및 기술 이전에 있는 새로운 방향을 열고 있습니다. 다수 nanotech 제품은 이미 사용 중 이고 분석가는 존재하는 십년간 도중 유로의 10억의 수백에 의하여 증가하기 위하여 시장을 기대합니다. 긴 R+D 잠복기 후에, 몇몇 산업 세그먼트는 nanotech 가능하게 된 제품 (Fuji Keizai 2007년)의 채용자1 로 이미 일찌기 나오고 있습니다; 이 문맥에서는, 의외로 급속한 시장 성장은 예상되고 장엄한 미사 시장 기회는 표적으로 한 연구 이하 세그먼트를 위해 상상됩니다. 사실 인정은 Bio&Health 시장이 몇몇을의 다음 몇년 내내 가장 중대한 어드밴스 제공할 것이라는 점을, 그리고, 그 결과로, 약에 nanoscience 그리고 기술의 응용이 새로운 예방 분석실험, 초기 진단, nanoscale 감시 및 모방 구조물을 통해 효과적인 처리를 제공해서 환자를 유익할 것이라는 점을 건의합니다. 확실히, 바디에 있는 믿을 수 있 지나치게 확대한 타임스케일을 작전할 수 있는 nanostructures의 디자인에 있는 상당한 도전이 있습니다.

nanosynthesis (상향식 기술)를 통해 달성된 가늠자 길이 감소는과 nanomachining (포괄적인 기술) 결코 전에로 생물학 세계와 상호 작용하는 가능성으로 가지고있ㅂ니다. 생물 나노 과학은 약에 있는 새로운 돌파구 달성을 위한 중요한 통제 경로인 유생분자 작동합니다, 와 편성한 nanostructures 사이 공용영역에; 치과와 치료학; 동물성과 식물성 기점의 음식에서; 그리고 화장품과 같은 매일 배려 제품에서. GENNESYS 백지 (2009년)에 따르면, 연구의 이 새로운 필드는 바이오 리액터, biocompatible 물자 및 실험실 에 칩 기술의 영역에서 중요한 돌파구를 가까운 장래에 제공할 것입니다.

Nanomedicine에 있는 기술의 컨버전스

nanomedicine는 건강에 나노 과학의 응용으로 정의됩니다. 그것은 nanometric 가늠자에 물자의 향상한, 수시로 비발한 물리, 화학제품 및 생물학 속성을 이용합니다. Nanomedicine에는 질병의 예방에 대한 잠재적 충격이, 일찌기 및 믿을 수 있는 진단 및 처리 있습니다. nanomedicine 경우에서는, 의료 기기, 물자, 절차 및 처리 양식에 적용될 수 있는 기술의 광범위가 있습니다. nanomedicine에 면밀한 관찰은 nanosurgery 조직 기술설계, nanoparticle 가능하게 된 진단 및 표적으로 한 약 납품과 같은 나오는 nanomedical 기술을 소개합니다. 아직도 그것의 유년기에서, 훈련에 있는 일의 다량은 R+D를 관련시키고 건강 기관, 연구소 및 제조자가 능률적으로 함께 작동하다, 그러므로, 결정적입니다.

특히, 전문 분야 협력 연구 단체 및 기술 이전 사무실은 biocompatible 물자를 위한 미세/속성 관계와 이 장치의 구조물/성과에 대한 그들의 효력의 향상된 이해를 통해 새로운 nano 가능하게 된 이식할 수 있는 생물 의학 장치의 발달에 있는 핵심 역활을 하고 있습니다. 그 이상 계속하기 위하여는, 새로운 도구 및 방법이 개발될지도 모르다 그래야 기술 및 의학 필수품의 이해를 촉진할 수 있는 일반적인 기구는 요구됩니다. 더욱, 약에서 사용을 위한 특정 공구 그리고 절차가 임상의에 의해 개발되는 동안 대학 병원 산업 행정 사이 거국일치를 지키는 절박한 필요가 있습니다. 저자의 경험에 당겨서, 이 경우에는 우리를 이 4명의 내깃돈 보관자와 시장 와 준비되어 있는 새로운 생물 의학 제품의 발달로 이끌어 내는 혁신 프로세스에서 관련시킨 시민 사이 협력 그리고 협력의 중요성을 설명하는 것을 노력합니다 공부하십시오.

약과 기술 사이 상호 작용은 진단 장치의 발달이 병원체, 이온, 질병, 등등을 검출하거나 감시하는 것을 허용합니다. 오늘날, 급류의 통합은 마이크로 전자공학 microfluidics와 같은 지역에서 진행합니다, microsensors와 biocompatible 물자는 실험실 에 칩 및 점 의 배려 장치와 같은 이식할 수 있는 biodevices의 발달을 허용합니다2,3. 그 결과로, 연속 감시 시스템은 표준 방법과 비교할 때 더 단단 더 싼 임상 업무를 - 특히 개발하게 유효합니다. 우리가 생체 조건 탐지를 위한 통합 선불용 아키텍쳐를 제출하다 이 문맥에서 입니다.

생체 조건 분석을 위한 생물 의학 장치

이 서류에서 소개된 시스템은 인간적인 피부의 밑에 이식되기 위하여 디자인됩니다. 이 장치와 외부 1 차적인 전송기 사이 강화 및 커뮤니케이션은 유도적인 링크에 근거를 둡니다. 제출된 아키텍쳐는 2개의 다른 접근을 위해 디자인됩니다: 전류 측정 임피던스 nano 바이오 센서에 근거를 두는 확실한/가짜 경보 시스템 정의. 생체 조건 분석에 의해 감시될지도 모른 질병 사이에서 그것의 부각 및 보급이 세계전반 증가하고 있다는 것을, 주어진 당뇨병에 집중할 것이다 이 서류의 목표 입니다, 반영 생활양식 및 노후화 인구는 변경합니다. 특히, 이 성장하고 있는 보급은 비만의 그것에 당뇨병 환자의 수는 2030년까지 350백만개를 초과할 것이라는 점을 세계 보건 기구가4추정하기 때문에, 밀접하게 연결되고, 중요한 시장 기회를, 특히 세계 당뇨병 시장 분석 2010-2025년에서 보고된대로 만드.

이 생체 조건 이식할 수 있는 생물 의학 장치를 위해, 우리는 또한 전체 가치 사슬 (기본 연구에서, 기업에 기술설계 그리고 기술을 통해,), 요구된 기반을 포함하는 야심 있는 접근과 이와 유사한 현재 시장 도전의 사회를 위한 연루를 검토합니다. 이런 경우에, 전체 가치 사슬은 공중 연구 투자의 사회적인 회전율을 강조하는 대학 제도에 의해 접대됩니다. 우리는 또한 생물 의학 기업에 있는 최근 기술 혁신이 학문적인 연구에 근거를 둔 넓이, 및 그 같은 학문적인 연구 계획에 있는 투자와 그들의 사실 인정의 산업 응용 사이 시간의 지체를 - 학문적인 연구에서 사회적인 반환율을 추정하기 위하여 i.e, 고려합니다. 학문적인 연구의 결과가 이렇게 넓게 기본 적이고, 미묘한 대폭 그들의 효력 이렇게 전파되기 때문에, 수시로 학문적인 연구와 산업 혁신 사이 링크를 확인하고 측정하는 것은 어렵습니다. 역시 계속 산업 혁신에 학문적인 연구의 기여금이 상당하다, 약과 같은 기업에서 확증이, 특히 계기 및 정보 처리 있습니다.5

최신식 혁신적인 생물 의학 장치

많은 다른 문제는 이상적인 이식할 수 있는 장치 장악에서 극복될 필요가 있습니다6. 맨먼저, 장치는 biocompatible 바디 내의 형편이 나쁜 반응을 피하기 위하여 이어야 합니다. 이차적으로, 의료 기기는 downscaled 휴대용 장치에 있는 장기 안정성, 선택성, 구경측정, 소형화 및 반복, 뿐 아니라 힘 제공해야 합니다. 센서 식으로, 레이블 자유로운 전기 바이오 센서는 소형화의 그들의 저가, 낮은 힘 및 용이함 때문에 이상적인 후보자입니다. nanobiosensors에 있는 신 개발은 포도당 감시, 임신 및 DNA 테스트의 필드7에 있는 적당한 과학 기술 해결책을 제공합니다8. 표적 분석물이 탐사기에 의해 붙잡을 때, 전기 측정은 voltmetric, 전류 측정 또는 임피던스 기술을 이용할 수 있습니다. 이상적으로 다만 1개의 표적 에이전트 또는 병리를 검출할 수 그 때 장치는 있어야 합니다, 그러나 오히려 다른 에이전트 및 포도당 감시의 경우에 왕에 의해 묘사된대로 닫힌 루프 의견에서 일 가능해야9 , 합니다.

생체 조건 감시를 위한 몇몇 생물 의학 장치는 지금 발육되고 있습니다. 따라서, 조직 젖산염의 동시 연속 감시를 위한 고도로 안정되고, 정확한 근육내 이식할 수 있는 바이오 센서 및 포도당은 완전한 전기화학 세포 에 칩을 포함하여 최근에, 생성했습니다. 더욱, 에 칩 potentiostat 및 신호 처리의 평행한 발달과 더불어, 실질적 진보는 바이오칩을 느끼는 무선 이식할 수 있는 포도당으로/젖산염으로 나갔습니다10. 다른 곳에, (생물 MEMS) 혈류량의 제자리 감시를 위한 이식할 수 있는 생물 마이크로 전기 기계 시스템은 디자인되었습니다. 여기에서, 목표는 심혼 우회 접목에 있는 비침범성 초기 협착증 탐지를 위한 지능적인 무선 느끼는 부대를 개발하기 위한 것이었습니다11. 흥미롭게, 이 연구 결과는 biocompatibility에 관하여 지상 코팅의 사용 및 혈소판과 성분의 비 접착을 검토합니다. 이런 경우에, 나노 과학은 실리콘 생물 MEMS 구조물의 biocompatibility 향상을 위한 유용한 툴인 것으로 biocompatibility를 강화하기 때문에 nanoscale 금속 티타늄 층이 사용될 때 제출합니다.

다음 단계는 표적 에이전트 (효소, 바이러스, 분자, 화학 성분, 분자, 등등)의 세트를 위해 민감하기 위하여 디자인된 nanosensors의 다중 송신한 소집으로 작동되는 설정 가능한 특정 용도 직접 회로 (ASIC)를 발육시키는 관련시킵니다. 소집의 다중 센서는 1개의 특정 표적을 위해 또한 과다한 반응을 찾고 있는 동안 그밖 소집은 그밖 표적을 위해 준비되는 수 있는 그러나, 그 때 사용될 수 있습니다. 따라서, biomarkers의 위원회는 개발될 필요가 있습니다. 이런 식으로, 재현성 및 정확도는 각 표적을 위해 향상되골, 다른 표적은 동시에 분석될 수 있습니다. ASIC의 윤곽 수용량은 또한 수행될 것인 Hassibi에 의해 및 이 및 바닷가 그 외 여러분 착수하는 연구 결과에서 측정의 모형 식으로 것과 같이12 정의되어야 합니다13: 그것은 전류 측정, 측정 현재 변이 및 한계값을 검출하는일 수 있어14, 또는, 조정 주파수를 위해 분광 전기화학 임피던스일 수 있어, 한계값과 변칙을 교차하는 임피던스 둘 다 변이를 검출하. 측정의 두 기술 전부의 조합은 탐지의 확실한 방법을 장악하기 위하여 이용될 수 있었습니다. 힘과 커뮤니케이션은 또한 이식할 수 있는 장치의 디자인에 있는 주요 특징입니다. 이전은 장치로 충분한 에너지를 옮기기의 방법에 센서를 통제하고 인간적인 피부를 통해서 센서에 의해 제공된 정보를 송신하기 위하여 나중이 기계 사용과 통신 전자의 통합을 관련시키더라도 반면, 염려합니다. 그러나, 생활력 징후의 탐지 문턱 목적 감시를 위해 충분한 경우에, 사용자에게서 외부 자료 처리 부대에 정확도 높은을 가진 생 데이타를 측정하고 보내는 것은 필요하지 않습니다. 실제로, 동일 센서 내의 로컬 처리는 힘과 커뮤니케이션 필수품을 감소시킬 것입니다.

유도 연결을 통해서 가을걷이하는 RF 힘은 건전지 또는 철사 사용과 반대로 이식한 장치에 전달 에너지를 위한 점점 사용한 대안, 입니다15,16. 게다가, 이 대안은 양지향성 커뮤니케이션이 이식한 장치 및 외부 기지 또는 독자 사이에서 설치되는 것을 허용합니다. 유도 연결에 근거를 둔 다수 이식할 수 있는 원격 측정법 회로는 문서에서 찾아낼 수 있습니다17,18,19. 대조적으로, 몇몇 연구 결과는 생체 조건 감시를 위한 integratable 전자공학을 개발했습니다. 이것의 보기는 연구 결과에서 고어 그리고 그 외 여러분 Haider20에 의해 현재 에 주파수 변환기 및 통신 프로토콜에 근거를 둔 신호 처리21부대가 제출되는 곳에, 전도성 측정 바이오 센서를 위한 femtoampere 감도 응용이 사용되는지 곳에 그 외 여러분 제공됩니다.

이식할 수 있는 장치의 아키텍쳐

이 접합에, 제출된 아키텍쳐는 겨냥된 바이오 센서에 근거를 둔 응용의 발달을 위한 초기 접근을 나타내 단백질, 항체, 이온, 산소, 포도당, 등등의 특정 수준 존재 또는 결핍을 검출하. 이 생체 조건 탐지 회로는, 또는, 경보로20일 조정하고/틀린 응용. 분석의 밑에 농도가 받아들여지는 가치의 범위 이상으로 떨어질 때, 한계값은 경보를 활성화합니다. 예를 들면, 포도당 감시의 경우에, 포도당 수준에 있는 문턱 감소의 탐지는 hypoglycaemia와 같은 중요한 상황 피를 위해 필수 일 것입니다21,22. 그 같은 탐지는 측정하는 신호의 진폭이 지정되는 한계값의 밑에 내릴 때 달성될 것입니다.

각종 접근은 포도당의 연속 감시를 위해 개발되었습니다23. 이들은 피하 Minimed Medtronic에 Cygnus Inc.가 시장에 내놓아진 혈액 포도당 검사자와 같은 상업적인 해결책에서 매 3-5 분 포도당 수준을 통제하는 Abbott Inc. 해결책 구역 수색하고. 피부의 밑에 다만 둔 이 장치에는, 인슐린을 투발하고 3-5 일의 자율성을 즐기는 폐쇄형 루프 제어가 있습니다. biofouling 저항하기 위하여 최소한도 생물학 충격을 노력하는 해결책은 입히는 바늘 모형 전기화학 센서 이외에 억제물24 (산화질소)를 포함합니다25,26,27.

일반적인 이식할 수 있는, 선불용 아키텍쳐는 병원체, 이온, 산소 농도, 등등 존재 결핍의 생체 조건 감시를 위한 유도 연결에 근거를 둡니다.

Fig.1. 이식할 수 있는 장치의 개념작용

Fig.1에 있는 시스템은 다른 표적의 감시를 위한 확실한/가짜 경보를 가진 플래트홈을 보여줍니다. 데이터는 모든 입력이 각 환자를 위해 개인화될 수 있는 중앙 데이타베이스로 옮겨집니다. 집합된 데이터는 다른 경우에 측정될 수 있습니다: 환자가 신체 활동의 어느 정도 모형, 등등을, 특정한 의학 관심사 착수할 나머지에 및 그러므로 때 정확한 예후 이골 및 진단에 따라서 장악될 수 있습니다28. 시스템에는 환자의 일정한 감시에 있는 연구 응용이 때문에 그(것)들 보통 상황에서 실행하기 그들의 매일 활동을 있기 (야외에서) 이와같이 불명한 사람들, 등등과 더불어 병원에서 인의 긴장에 기인한 심리학 변경과 같은 이차 효력은 피하고. 제시된 아키텍쳐는 1대의 센서를 위한 문턱 검출기로 (Fig.2를 보아) 이 단계에서는 포함하고, 분석되고, 바이오 센서를, 조절 모듈 몰기 위하여 에 칩 기울게 하, potentiostast 변조 자료 처리 구획을 전류 측정으로 일하. 조절 모듈은 측정된 신호의 수준에 적응시키기 위하여 디자인됩니다. 문턱 방법론을 사용하여 표적의 탐지는 충분한 충분히 높은 잡음 대 신호 비율 (SNR)를 지키기 위하여 신호 수준을 보장할 필요가 있습니다.

이 변조 및 자료 처리 구획은 외부 독자에게 검출하는 수준을 분석하고 보내기 위하여 디자인됩니다. 2개의 다른 접근은 정의됩니다: 일반적인 전류 측정 바이오 센서 응용 그리고 임피던스 바이오 센서, 레이블 자유로운 시스템을 위한, 탐지와 전송을 위한 센서에 아날로그 가공으로 진행할 통합 아날로그 점거 증폭기에 근거하여. 미래 실시를 위해, 이 모듈은 재설정될 수 있다 그래야 디자인될 것입니다.

(전류 측정) 첫번째 계획안을 유효하게 하기 위하여는, 가득 차있는 관례 IC는 힘 및 통신 연결을 제공하기 위하여 13.56MHz에 조정된 아키텍쳐 및 PCB 트랜스폰더 안테나 (30mm x 15mm)의 몇몇 모듈을 포함하여, 디자인되었습니다. 디자인은 또한 임피던스 탐지의 경우에는 통합 아날로그 점거 증폭기를 통합합니다.

일반적인 이식할 수 있는 아키텍쳐를 위한 계획안은 FIG. 2.에서 제출됩니다. 그것은 nanobiosensor, 안테나 및 전자 모듈 구성하고 있습니다.

Fig.2. 제시된 일반적인 이식할 수 있는 선불용 아키텍쳐.

nanobiosensor 또는 nanosensor는 일반적으로 과민한 생물학 승인 성분을 가진 탐사기, 또는 bioreceptor, 물리 화학적인 검출기 분대 및 변형기 중간에 구성하고 있는 나노미터 규모 가늠자 측정 시스템 정의됩니다. 잠재적인 의학 응용을 가진 nanosensors의 2가지의 모형은 공가 소집 센서 및 biomarkers의 광범위를 위해 nanolitres 또는 혈액의 더 적은을 시험하기 위하여 이용될 수 있는 nanobiosensors입니다, 및 nanotube/nanowire 센서. 우리의 일에서는, 3개의 전극을 가진 nanobiosensor는 시스템을 설명하고 개발하기 위하여 선정되었습니다. 그것의 지세학은 센서의 아무 종류나 가 즉시 적응시킬 수 있습니다. 센서를 구성하는 3개의 전극은: 아) 전기화학 반응을 가진 표면으로 위에 봉사하는 작동되는 전극 (w) 의 일어납니다; b) W 전극에 잠재력을 측정하는, 기준 전극 (r) 그리고 c)는 W 전극에 전기화학 반응을 위해 공급하는 보조 상대 전극 (A/C), 현재 요구했습니다.

시스템은 이식할 수 있는 외부 안테나에 의해 생성된29,30 전체 시스템을 강화하고 인간적인 피부를 통해서 무선 양지향성 커뮤니케이션을 제공하기 위하여 유도적으로 결합한 링크가, 충분한 에너지를 공급할 수 있는 무선에 의하여 강화된 액티브한 RFID 꼬리표로 디자인됩니다. 따라서 그것은 nanobiosensor에 의해 장악된 정보를 전달하고 차례차례로 이식한 전자공학을 구성하고 취득된 데이터를 읽을 수 있는 외부 독자에게서 데이터를 수신할 수 있습니다.

Nanobiosensor의 선택

효과적인 nanobiosensor를 위한 가장 유망한 해결책은 전기화학 임피던스 분광학 기술을 사용하는 (EIS) 관련시킵니다. EIS는 화학 생물학 분자의 흡착 그리고 탈착 때문에 전극 표면에 전자 이동 저항에 있는 변경을 측정해서 변경한 전극의 계면 속성 시험을 위한 더 효과적인 방법을 나타냅니다. 몇몇 연구 결과는 이 주제에 간행되었습니다. 고아한 접근은 semiconducting 중합체의31사용 및 EIS 기술의 사용에 근거하여 폴리스티렌은 생물 의학 연구에서 이용되는 전형적인 격리 (PS) 중합체인 그러나, ELISA 시험, 입니다.

넓게 보고한 응용은 포도당의32,33,34효소 감소 도중 일어나는 전자 이동에 근거를 두는 포도당 바이오 센서입니다. 최근 몇년 사이에, 몇몇 연구 결과는 Patel를 포함하여 이 분야에서 현재 전기판 효소35 포도당 센서지 누구, 그 외 여러분 간행되었습니다. 지속적인 포도당 감시 응용을 위한 capacitively 기지를 둔 MEMS 친화력 센서를 소개하는 그밖 흥미로운 연구 결과는 Huang에 의해 (2009년) 그 외 여러분 제공됩니다; Teymoori, 그 외 여러분 Mir Majid, 의학 응용을 가진 포도당 그리고 그밖 일반적인 센서를 위한 MEMS를 기술하는; 그리고36새로운 세포 기지를 둔 바이오칩을 발육시킨 그 외 여러분 Rodrigues는 PDMS 세포 약실의 인레트 그리고 출구에서 통합된 전류 측정 microsensors의 소집을 사용하여 포도당과 산소의 일시적인 유출의 실시간 모니터링에, 할당했습니다. 완전한 디자인은 Rahman에 의해 그 외 여러분 제공됩니다37, 고리 전압 전류법, 전기 임피던스 분광학 및 현미경 검사를 능력을 발휘하는 포도당의 지속적인 전류 측정 감시를 위한 완전한 전기화학 세포 에 칩 (ECC)의 디자인, microfabrication, 포장, 지상 functionalization 및 생체외 (EIS) 테스트를 제출하는.

이 필드에 있는 응용을 위한 nanosensors의 발달의 각종 보기는 Usman 알리에 의해 그 외 여러분 보고됩니다38. 여기에서 ZnO Nanowires는 직접 표준 낮 문턱 MOSFET의 문에 연결된 GCM 응용을 위해 사용됩니다. 이 그 외 여러분39 디자인 생물 양립한 애완 동물 필름에 nanoporous 백금 작동되는 전극을 가진 유연한 효소 자유로운 포도당 마이크로 센서. Goud는 그 외 여러분40 탄소 nanotube 작동되는 전극에 (SOP) 근거를 둔 통합 포도당 센서를 가진 nanobioelectronic 시스템 에 포장을 소개합니다. Jining Xie는 그 외 여러분41 백금 biosensing 전류 측정 포도당을 위한 nanoparticle 입히는 탄소 nanotubes를 건의합니다; 그리고 Ekanayake는 포도당42 느끼기를 위한 강화한 특성과 더불어 전류 측정 바이오 센서에 있는 그 외 여러분 (PPy) 비발한 nano 다공성 polypyrrole 전극 및 그것의 응용의 제조 그리고 특성을, 기술합니다.

Nanobiotechnology와 Nanomedicine

과학적인 방침 및 글로벌 투자

위에 기술된 nanobiotechnology에 있는 어드밴스에 것과 같은 생체 조건 생물 의학 장치의 가용성은 밀접하게 연결됩니다. 나노 과학에는 사회에 대한 급속한 충격이 있을 것으로 예상됩니다43: 미래 경제 대본, 자극하는 생산력 및 비교, 집중 기술, 및 새로운 교육 및 인간적인 발달을 승진시키기 만들기. 나노 과학의 이 급속한 충격의 기록은 나노 과학 R+D 활동, 기능 및 노동 인구 훈련을 위해 정부 투자 숫자에서 보일 수 있습니다. 연방 정부를 통해 나노 과학 R+D를 위한 2008 미국 국제적인 나노 과학 처음 예산 요구는 US$1.44 10억 (NNI 2007년)에 있었습니다. 유럽에서는, VIIth 기구 프로그램은 (FP) 추가, 유사한 총계가 2013년까지 나노 과학 연구에 년 당 €600 백만에 관하여, 공업국에 의해 제공된 상태에서 기여할 것입니다. 이것은 유럽에게 미국 또는 일본 보다는 나노 과학에 더 큰 해마다 비용을 줍니다44.

유럽 방침의 환경에서, N&N는 유럽 공동체 위원회를 위한 중요 지역입니다: VIIth FP (2007-2013년)는 €3,475 백만 (VIIth FP 합계 예산의 10.72%)의 예산을 nanosciences, 나노 과학, 물자 및 새로운 생산 기술을 위한 특정 프로그램을 제공합니다. 더욱, 몇몇 특정 프로그램은 nanoscale 연구에서 관련시키고, 이렇게 nanoactivities에 투자된 총 예산 뒤에 오는 프로그램에서 오는 €millions (Meur)의 몇몇 수천에 의해 증가시킬 것입니다: 건강 (6 100 Meur); 음식, 농업 및 생물공학 (1 935 Meur); ICT (9 050 Meur)와 에너지 (2 350 Meur)

Nano 관련된 종이 및 특허

nanopublications와 nanopatents의 세계적인 확장의 몇몇 개관 그리고 비교 연구 결과는 유효합니다45,46,47. 나노 과학 전투지역에 있는 과학 논문 그리고 특허는 마지막 이십년 내내 급격하게 증가했습니다. 각종 도서 목록 데이타베이스, 계속 모든 종이의 비율로 "nano 제목 종이"의 수에 있는 i.e 증가에서 "nano 제목 종이"의 통계로 상대적인 성장은 극적입니다: 우리가 모든 과학의 담당자인 것으로 과학 표창장 색인을 (이기는 하지만 그 화학은 약간 underrepresented 입니다) 취하는 경우에, "nano 제목 종이"의 비율은 방법이 그것 매 2.35 년마다를 두배로 한 대략 34%의 평균 연간 성장율로 대략 1.2%까지 1985년에서 중앙 2003에 증가했습니다. 1990 년대 중반부터 속도는 대략 25%의 연간 성장율에 약간 작 (매 3.1 년마다를 두배로 하기).48

15,000 nanoscience 이상 2007와 나노 과학 관련된 종이에서는 간행되고, 지금 지적 재산에 관하여 -가 nanoscale (IP) 분야에서 - 강렬한 활동 - 혁신, 발명품, 아이디어 및 독창성의 소유권 있습니다. 나노 과학은 지식 동쪽으로 향하게 한 경제로 교대를 그리고 증가하고 있습니다 그래서 지적 재산은 세계를 통해 부의 창조, 성장과 발달을 증가하는 위치에 있습니다49. 몇몇 보고는 nano 관련된 특허를 지도로 나타내는 것을 노력하고50, 나노 과학 관련된 IP를 위한 숫자는 깜짝 놀라게 합니다. 나노 과학 노동 그룹 유럽 특허국에서 (NTWG) 2003년에 만들고 90,000의 특허는 Y01N를 분류하기 위하여 표를 붙였습니다. 나노 과학의 비율은 1990 년대 중반과 중앙 2000s 사이에서 더 많은 것 보다는 두배로 되 특허를 얻습니다 (미국 40%, 일본 19%, 및 독일 10%). 특허 통계 특허에 2007년 p51 rovides 국제적으로 대등한 데이터의 대요.

1980년의 앞에, 250의 나노 과학 관련된 특허는 대학에 세계전반 매년 수여되었습니다, 그러나 2003년까지 이 수는 이 기술을 개발할 것을 요구된 기본적인 빌딩 블록, 물자 및 공구를 위해 신청된 3,993의 특허에 16 겹을 증가시켰었습니다. 미국 특허 사무국은 nanomaterial의 사정의 구성에 대하여 응용을, 장치, 기구, 시스템 및 통제와 장치, 그리고 방법 수신했습니다. 십자가 산업 특허 소유권은 다양한 응용이 있을 수 있는 단 하나 nanoscale 혁신에는을 위해 주장되고 있습니다. 따라서, 응용은 전기와 같은 중요한 특허 종류 인간적인 필요성, 화학과 작동 및 수송, 기계 공학, 물리학, 조정 건축, 직물 및 종이 실행하는 야금술에서 확인되었습니다. 산업 전투지역에 대한 충격을 분석하기 위하여는, 경제 개발 협력 기구는 6개의 적용 분야로 나노 과학 특허를 분류했습니다: 전자공학, 광전자공학, 약 및 생물공학, 측정 및 제조, 환경 및 에너지 및 Nanomaterials.

Miyazakia의 연구가 제시하기52 때문에, 대학은 (nanotech 관련된 연구의 70.45%를 세계전반 나타내는) 나노 과학에 있는 연구의 특히 큰 몫에 대하여 설명합니다. 이것에서 그(것)들은에 의해 (누구 약품지의 22.22%를 위한 계정) 공중 연구소 보충됩니다. 따라서 중요하다는 것은 나노 과학 특허의 70%가 지금 대학에 의하여 보전된다는 것은 고, 추정됩니다. 민간 부분은 더 한정된 역할 (글로벌의 약품의 7.33%)를 합니다, 그러나 미국 (12.41%)에 있는 더 탁월한 선수입니다. 아시아에서는, 일본은 대한민국 (8.25%)는 일본과와 조금 적게 인도 (3.52%) 경쟁하는 그러나, 민간 부분에서 강한 주식 (12.30%)를 소유합니다. 장래에, 나노 과학 발달은 이동하기 위하여 확률이 높습니다 우리가 생물공학 산업에서 목격한 무슨을에 큰 공개적으로 투자한 편성부대 및 대학에서 첫번째 상용 응용을 생성하는 초기 공개적으로 투자한 연구 노력을 이용하는 것을 노력하는 유사한 방법으로 작은 신진 기업에게.

Nanobiotechnologies를 위한 연구 도전

Nanobiotechnology는 식품 산업, 에너지, 환경 및 약에 있는 어드밴스를 제공하는 과학과 과학 기술 기회의 급속하게 발전 지역입니다. nanomedicine에서는, 의료 기기, 물자, 절차 및 처리 양식에 적용될 수 있는 기술의 광범위가 있습니다. nanomedicine에 면밀한 관찰은 nanosurgery, 조직 기술설계, nanoparticle 가능하게 된 진단 및 표적으로 한 약 납품과 같은 나오는 nanomedical 기술을 확인합니다. 유럽 약 평가 기관의 전문가 그룹에 따르면 (EMEA), 약에 나노 과학의 현재 상용 응용의 대다수는 약 납품에 정진됩니다. 나노 과학의 더 비발한 응용은 생물학 방벽을 통해 조직 보충, 수송, 질병의 표적으로 하기를 위한 nanoprobes, 통합 이식할 수 있는 감각 nanoelectronic 시스템 및 다기능 화학 구조의 원격 제어를 포함합니다. 따라서, nanobiotechnology는 질병 탐지를 이식할 수 있는 생물 의학 장치 (microfluidics, 마이크로 전자공학, etc.) 또한 믿을 수 있는 다기능 소집의 다만 소형화를 제공할 수 있습니다. 아마 기술적 진보 및 시장 수요가 충족시킬지도 모른 평형 적 관점을 찾는 포괄 (소형화) 및 상향식 (새로운 기능적 구조의 디자인 그리고 작성) 전략의 과학 기술 컨버전스의 더 나은 보기가 없습니다.

현재 nanoscale 연구가 interdisciplinarity의 특정 패턴 및 정도를 제시하지 않다는 것을, 그리고 그것의 명백한 multidisciplinarity가 서로에게 확실히 비관련 인 공통점" nano 접두어 "보다는 조금 더 많은 것이 있고 다른, 크게 단청 징게 필드에는 이루어져 있다 마지막으로, 변론되었습니다 48. 이 시점에서는, 나노 과학의 불연속 점증형 본질에 대하여 면담은 혁신 및 기술 이전 프로세스에서 발생할지도 모릅니다. , nano 특정 기술 이전 관련 이니셔티브를 위한 아무 필요도 없을 마침 그때53Nikulainen와 Palmberg에 의해 설문조사를 한의 실험적인 사실 인정에 기지를 두어, 보입니다. 이 결론은 나노 과학이 더 과격하게 불연속경우에에 되면 그럼에도 불구하고 재방문되어야 할 수 있습니다. 비록 화학으로 단순히 그들의 일을 참조하더라도 많은 년간 가지고 있던 대로, 오늘날, 약을 개발해 화학자, 반응기 및 촉매는 nanoscale에 일하고 있습니다. 확실히, 정책 입안자는 기준과 실행 나노 과학의 유포를 촉진하기 위하여 규칙을 놓아서 관련된 환경, 건강과 안전 문제점을 고려할 필요가 있습니다.

결론과 마지막 권고

이 서류에서는, 포도당 수준의 표적으로 한 사격량 (i.e 탐지)를 위한 한계값 검출 가능한 일반적인 생체 조건 이식할 수 있는 생물 의학 장치의 디자인은 제출되었습니다. 당뇨병이 바늘 자유로운 시스템이 유효한 경우에 그것의 진단에서 가능한 통제하기 위하여 개선 퍼질 수 있는 속도를 주어, 이 서류에서 소개된 의료 기기는 다음 몇년 내내 거대한 시장을 도달하기 위하여 디자인되고. 더욱, 전체 가치 사슬이 공개적으로 투자될 때, 이것은 대학에서 공공 투자에 기업 그리고 사회적인 반환에 기술 이전의 목표가 완전히 실현되었다는 것을 의미합니다. 따라서, 연구, 혁신 및 기술 이전을 위한 성공적인 모형은 기술과 훈련의 컨버전스에 의해, 뿐 아니라 연구소, 병원, 시장, 방침 센터 및 시민에게서 담당자를 또한 결합해 각종 내깃돈 보관자의 컨버전스에 의해 대표된 특정한 대본에 소개될 수 있습니다.

연구와 기술 이전 프로세스의 가치 사슬의 여기에서 제공된 완전한 개관은 전문 분야 협력 팀 및 편성부대가 결의가 굳은 과학적인 지도력에 의해 함께 지시해 일할 수 있는 일반적인 기구의 중요성을 강조합니다. 이런 특수한 경우에, 바르셀로나의 대학에 전자공학의 부에는 연구와 상품화 활동의 전반적인 책임이 있었습니다. 유래 생물 의학 장치는 이중 감에서 nano 가능하게 됩니다: 시스템, 그리고 새로운 기능적 구조가 포함될 때 (응용 유체 역학, 전자의, 에너지 자율성)를 소형화할 경우 (IBEC에 의해 개발되는 nanobiosensors). CIBER-DEM는 임상 연구 및 상품화가 고려될 때 가치 사슬을 결합합니다. 아직도 나오는 기술은 표적 여러가지 nanobiosensors의 소집으로, 미래 ASIC 작동하고, 측정 방법의 윤곽을 정의할 것입니다. 각 소집은 표적의 특정 모형을 검출하기 위하여 이용되고, 다중 송신된 시스템은 특정한 표적에 집중하는 각 소집을 분석하기 위하여 이용될 것입니다. 다음, 상단은 nanoengineering를 사용하여 아래로 접근하고 nanofabrication와 바닥은 supramolecular 화학을 사용하여 위로 자동화한 치료 (theranostics)를 전달하기 위하여 이 결정을 적용하는 즉시에 소집 데이터의 분석에 집중할 비발한 진단을 일으킬 수 있습니다, 및 적당한 곳에 근거를 둔 개인화한 해결책 전달에 점점 접근합니다.

끝으로, 이 서류에서 의학 nanomaterials의 안전을, 제출된 사례 내역은 토론하는 정보의 약간 한정된 가용성에도 불구하고 과학 지역 사회, 병원 및 기업 사이 유대를 강화하는 방법의 명확한 데몬스트레이션 입니다. 기술된 프로세스는 새로운 과학적인 공구 및 발견을 이용하는 혁신적인 기구 내의 큰 시험 그리고 임상 기능에 실험 능력을 발휘를 위한 능률 방법을, 제안합니다. 생물 의학 장치는 지식 기지를 두는 사회 내의 가속하는 경제 성장을 찾는 때 스페인의 과학 및 과학 기술 정책분야의 미래를 위한 전략적인 도박을 나타냅니다. 이런 식으로, 국가의 지구는 - nanotech 생명 공학에 의해 제출된 새로운 과학 시장 도전을 탐구하 대결하고 대로 그들의 연구 및 개발 에이전트 사이 통신망 링크를 강화할 수 있습니다 - 과학 및 기술 공원, 학회 및 연구소, 병원, 기술 플래트홈 및 부화기.


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

Last Update: 14. June 2013 04:23

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