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O Mercado Desafia Enfrentar a Pesquisa Académico em Comercializar Dispositivos Implantable Nano-Permitidos para a Análise in vivo Biomedicável

pelo Professor Esteve Juanola-Feliu

E.a Juanola-Feliu*, J. Colomer-Farraronsa, P. Miribel-Catalàa, J. Samitiera,b,c, CEMIC-Departamento do J.d
a
Valls-Pasola da Eletrônica, da Bioelectrónica e do Grupo de Investigação de Nanobioengineering (SIC-BIO), Universidade de Barcelona

b IBEC-Instituto para a Tecnologia Biológica de Catalonia, µnanosystems Projetando para o Grupo de Investigação Biomedicável das Aplicações
cCentro CIBER-BBN-Biomedicável dos Trabalhos em rede da Pesquisa na Tecnologia Biológica, nos Matérias Biológicos e no Nanomedicine
dDepartamento de Economia e Organização de Negócios, Universidade de Barcelona
Autor Correspondente: ejuanola@el.ub.es

Assuntos Cobertos

Nanotecnologia e Economia
Convergência das Tecnologias em Nanomedicine
O Dispositivo Biomedicável para in vivo a Análise
     Dispositivo Biomedicável Inovativo avançado
     Arquitetura do Dispositivo Implantable
     A Escolha do Nanobiosensor
Nanobiotecnologia e Nanomedicine
     Papéis Nano-Relacionados e Patentes
     Políticas Científicas e Investimento Global
     Desafios da Pesquisa para Nanobiotecnologia
Conclusões e Recomendações Finais

Nanotecnologia e Economia

Reconhece-se extensamente que o bem-estar das economias as mais avançadas é em risco, e que a única maneira de abordar esta situação é controlando as economias do conhecimento. Para conseguir este objetivo ambicioso, nós precisamos de melhorar o desempenho de cada dimensão do “no triângulo conhecimento”: educação, pesquisa e inovação. Certamente, o ponto recente dos resultados à importância das estratégias do adicionar-valor e o mercado durante R+D processam para construir uma ponte sobre a diferença entre o laboratório e o mercado e assim que assegure a comercialização bem sucedida de produtos baseados na tecnologia novos. Além Disso, em uma economia global em que a fabricação convencional é dominada por economias se tornando, o futuro da indústria nas economias as mais avançadas deve confiar em sua capacidade para inovar naquelas actividades da alto-tecnologia que podem oferecer um valor ajuntado diferencial, um pouco do que em melhorar tecnologias existentes e produtos. Parece bastante claro, conseqüentemente, que a combinação de saúde (medicina) e de nanotecnologia em um dispositivo biomedicável novo é muito capaz de encontrar estes requisitos.

A Nanotecnologia fornece as descobertas que apoiam fontes infinitas de inovação e de faculdade criadora na intersecção entre a medicina, a biotecnologia, a engenharia, as ciências físicas e a tecnologia da informação, e a disciplina está abrindo sentidos novos em R+D, em gestão do conhecimento e em transferência tecnológica. Um número de produtos do nanotech são já dentro uso e os analistas esperam mercados crescer por centenas de biliões de euro durante a década actual. Após um período de incubação longo de R+D, diversos segmentos industriais já estão emergindo como cedo adoptantes de produtos nanotech-permitidos1 (Fuji-Keizai, 2007); neste contexto, o crescimento surpreendentemente rápido do mercado é esperado e as oportunidades altas de mercado de massas são previstas para secundário-segmentos visados da pesquisa. Os Resultados sugerem que o mercado de Bio&Health forneça alguns dos grandes avanços sobre os próximos anos e que, em conseqüência, as aplicações do nanoscience e da tecnologia à medicina beneficiarão pacientes fornecendo ensaios novos da prevenção, o diagnóstico adiantado, a monitoração do nanoscale, e o tratamento eficaz através das estruturas mimetic. Indubitavelmente, há uns desafios consideráveis no projecto dos nanostructures que podem operar calendários confiantemente overextended no corpo.

A redução do escala-comprimento que foi conseguida com o nanosynthesis (tecnologia de baixo para cima) e nanomachining (tecnologia invertido) tem o potencial interagir com o mundo biológico como nunca antes. As bio-nanotecnologia operam-se na relação entre os nanostructures e as biomoléculas organizados, que são rotas chaves do controle para conseguir descobertas novas na medicina; odontologia e terapêutica; no alimento da origem animal e vegetal; e em produtos diários do cuidado tais como cosméticos. De acordo com o Livro Branco de GENNESYS (2009), este campo de pesquisa novo fornecerá descobertas significativas em um futuro próximo nos reinos dos bioreactores, de materiais biocompatible e de tecnologias da laboratório-em-microplaqueta.

Convergência das Tecnologias em Nanomedicine

o nanomedicine é definido como a aplicação da nanotecnologia à saúde. Explora o exame melhorado e frequentemente novo, o produto químico, e as propriedades biológicas dos materiais na escala nanometric. Nanomedicine tem um impacto potencial na prevenção, cedo e diagnóstico seguro, e tratamento das doenças. No exemplo do nanomedicine, há uma vasta gama de tecnologias que podem ser aplicadas aos dispositivos médicos, aos materiais, aos procedimentos, e às modalidades do tratamento. Um olhar mais atento no nanomedicine introduz técnicas nanomedical emergentes tais como o nanosurgery, a engenharia do tecido, diagnósticos nanoparticle-permitidos, e a entrega visada da droga. Ainda em sua infância, muito do trabalho na disciplina envolve R+D e é, conseqüentemente, crucial que as instituições, os institutos de investigação e os fabricantes de saúde trabalham junto eficientemente.

Em particular, os grupos de investigação e os escritórios multidisciplinares da transferência tecnológica estão jogando um papel chave na revelação de dispositivos biomedicáveis implantable nano-permitidos novos com uma compreensão avançada do relacionamento da microestrutura/propriedade para materiais biocompatible e de seu efeito na estrutura/desempenho destes dispositivos. Para continuar mais, uma estrutura geral é exigida que possa facilitar uma compreensão das exigências técnicas e médicas de modo que as novas ferramentas e os métodos possam ser desenvolvidos. Além Disso, na medicina há uma necessidade urgente de assegurar a cooperação estreita entre a Universidade-Hospital-Indústria-Administração quando as ferramentas específicas e os procedimentos forem desenvolvidos para o uso dos clínicos. Desenhando na experiência dos autores, estude-nos neste caso procuram demonstrar a importância da cooperação e da colaboração entre estas quatro partes interessadas e os cidadãos envolvidos no processo de inovação que conduz à revelação dos produtos biomedicáveis novos prontos para o mercado.

A interacção entre a medicina e a tecnologia permite que a revelação de dispositivos diagnósticos detecte ou monitore os micróbios patogénicos, os íons, as doenças, Etc. Hoje, a integração do rapid avança nas áreas tais como microeletrônica, microfluidics, os microsensors e os materiais biocompatible permitem a revelação de biodevices implantable tais como a Laboratório-em-Microplaqueta e os dispositivos do Ponto--Cuidado2,3. Em conseqüência, os sistemas de vigilância contínuos estão disponíveis para desenvolver umas tarefas clínicas mais rápidas e mais baratas - especialmente quando comparados com os métodos padrão. É neste contexto que nós apresentamos uma arquitetura integrada da parte frontal para in vivo a detecção.

O Dispositivo Biomedicável para in vivo a Análise

O sistema introduzido neste papel é projectado ser implantado sob a pele humana. A colocação em movimento e a comunicação entre este dispositivo e um transmissor preliminar externo são baseadas em uma relação indutiva. A arquitetura apresentada é projectada para duas aproximações diferentes: definindo um sistema alarme verdadeiro/falso baseado em nano-biosensors amperométricos ou da impedância. Entre as doenças que puderam ser monitoradas in vivo pela análise, é o alvo deste papel a centrar-se sobre o diabetes dado que suas incidência e predominância estão aumentando no mundo inteiro, o estilo de vida refletindo mudam e as populações de envelhecimento. Especificamente, esta predominância crescente é ligada pròxima àquela da obesidade, criando oportunidades significativas do mercado como relatado na Análise 2010-2025 do Mercado do Diabetes do Mundo4, e, especialmente, porque a Organização Mundial de Saúde calcula que o número de diabéticos excederá 350 milhões em 2030.

Para este dispositivo biomedicável in vivo implantable, nós igualmente examinamos uma aproximação ambiciosa que cubra a cadeia de valores inteira (da investigação básica, com a engenharia e a tecnologia, à indústria), a infra-estrutura exigida e as implicações para a sociedade dos estes e de desafios actuais similares do mercado. Neste caso, a cadeia de valores inteira é hospedada pelo sistema universitário, que destaca o retorno social do investimento público da pesquisa. Nós igualmente consideramos a extensão a que as inovações tecnológicas recentes na indústria biomedicável foram baseadas na pesquisa académico, e as retardações de tempo entre o investimento em tais projectos de investigação académicos e a aplicação industrial de seus resultados - isto é, para calcular a taxa de retorno social da pesquisa académico. Porque os resultados da pesquisa académico são disseminados tão extensamente e seus efeitos tão fundamentais, subtis e difundidos, é frequentemente difícil identificar e medir as relações entre a pesquisa académico e a inovação industrial. Não Obstante, há uma evidência de forma convincente, particularmente das indústrias tais como drogas, instrumentos, e processamento de informação, que a contribuição da pesquisa académico à inovação industrial foi considerável.5

Dispositivo Biomedicável Inovativo avançado

Muitos problemas diferentes precisam de ser superados em obter o dispositivo implantable ideal6. Principalmente, o dispositivo deve ser biocompatible evitar reacções desfavoráveis dentro do corpo. Em Segundo Lugar, o dispositivo médico deve fornecer a estabilidade a longo prazo, a selectividade, a calibração, a miniaturização e a repetição, assim como a potência em um dispositivo downscaled e portátil. Em termos dos sensores, os biosensors elétricos etiqueta-livres são candidatos ideais devido a seus baixo custo, baixa potência e facilidade da miniaturização. As revelações Recentes nos nanobiosensors fornecem soluções tecnologicos apropriadas no campo da monitoração da glicose7, da gravidez e do teste do ADN8. A medida Elétrica, quando o analyte do alvo é capturado pela ponta de prova, pode explorar técnicas voltmetric, amperométricas ou da impedância. Idealmente então o dispositivo deve poder detectar não apenas uma agente ou patologia do alvo, mas os agentes um pouco diferentes e devem ser capazes do trabalho em um feedback do circuito fechado, como descrito por Wang9 no caso da monitoração da glicose.

Diversos dispositivos biomedicáveis para in vivo monitorar estão sendo desenvolvidos actualmente. Assim, os biosensors implantable intramusculares altamente estáveis, exactos para a monitoração contínua simultânea do lactato do tecido e a glicose têm sido produzidos recentemente, incluindo uma pilha-em-um-microplaqueta electroquímica completa. Além Disso, com a revelação paralela do potentiostat da em-microplaqueta e do tratamento dos sinais, o progresso substancial foi feito para uma glicose/lactato implantable sem fio que detecta o biochip10. Em Outra Parte, os sistemas bio-micro-electromecânicos implantable (bio-MEMS) para a monitoração in situ da circulação sanguínea foram projectados. Aqui, o alvo era desenvolver uma unidade de detecção sem fio esperta para a detecção adiantada não invasora da estenose em enxertos do desvio do coração11. Interessante, este estudo examina o uso dos revestimentos de superfície com relação ao biocompatibility e a não-adesão de plaqueta e de componentes de sangue. Neste caso, a nanotecnologia apresenta-se como sendo uma ferramenta útil para melhorar o biocompatibility de bio-MEMS estruturas do silicone quando as camadas titanium metálicas do nanoscale são usadas, desde que aumenta o biocompatibility.

O passo seguinte envolve desenvolver um circuito integrado característico da aplicação configurável (ASIC) que trabalha com uma disposição multiplexada de nanosensors projetados ser reactivo para um grupo dos agentes do alvo (enzimas, vírus, moléculas, elementos químicos, moléculas, Etc.). Os sensores Múltiplos da disposição podem então ser usados para um alvo específico, quando outras disposições puderem ser preparadas para os outros alvos, ao igualmente procurar uma resposta redundante. Assim, um painel dos biomarkers precisa de ser desenvolvido. Desta maneira, a reprodutibilidade e a precisão podem ser melhoradas para cada alvo, e os alvos diferentes podem ser analisados simultaneamente. A capacidade da configuração do ASIC deve igualmente ser definida em termos do tipo de medida que deve ser conduzida, como nos estudos empreendidos por Hassibi e Lee12 e Praia e outros13: poderia ser variações actuais amperométricas, medindo e detecção de valores de ponto inicial14, ou poderia ser impedância electroquímica espectroscópica, para uma freqüência fixa, detectando variações da impedância cruzar valores e anomalias de ponto inicial. A combinação de ambas as técnicas da medida podia ser usada para obter um método mais seguro da detecção. A Potência e as comunicações são igualmente características chaves no projecto de dispositivos implantable. O anterior é estado relacionado com os métodos de transferir a suficiente energia aos dispositivos, visto que o último envolve a integração da eletrônica da instrumentação e de comunicação para controlar os sensores e para enviar a informação fornecida pelos sensores através da pele humana. Contudo, se a detecção de sinais vitais ou as detecções de ponto inicial são suficiente para monitorar a finalidade, não é necessário medir e enviar dados brutos com um alto nível da precisão do usuário a uma unidade de processo de dados externo. Certamente, o processamento local dentro do mesmo sensor reduziria exigências da potência e de comunicação.

A potência do RF que colhe através do acoplamento indutivo é uma alternativa cada vez mais usada para a energia transmissora ao dispositivo implantado, ao contrário de usar baterias ou fios15,16. Além Disso, esta alternativa permite uma comunicação bidireccional ser estabelecida entre o dispositivo implantado e uma base ou um leitor externo. Um número de circuitos implantable da telemetria baseados no acoplamento indutivo podem ser encontrados na literatura17,18,19. Pelo contraste, diversos estudos desenvolveram a eletrônica integratable para in vivo monitorar. Os Exemplos deste são fornecidos nos estudos por Gore e outros20, onde os pedidos da femtoampere-sensibilidade para o biosensor conductometric são usados, e por Haider e outros21, onde uma unidade do tratamento dos sinais baseada em um conversor da actual-à-freqüência e em um protocolo de comunicação é apresentada.

Arquitetura do Dispositivo Implantable

Nesta conjuntura, a arquitetura apresentada representa uma aproximação inicial para a revelação das aplicações baseadas nos biosensors visados detectando a presença ou a ausência de determinados níveis de proteínas, de anticorpos, de íons, de oxigênio, de glicose, Etc. Estes in vivo circuitos de detecção, ou rectificam/aplicações falsos20, trabalho como um alarme. Quando o nível de concentração sob a análise cai fora de uma escala de valores aceitados, um valor de ponto inicial activa o alarme. Por exemplo, no caso da monitoração da glicose, a detecção de uma diminuição do ponto inicial em níveis da glicose seria imperativa para evitar situações críticas tais como a hipoglicemia21,22. Tal detecção seria conseguida quando a amplitude do sinal medido cai abaixo de um valor de ponto inicial especificado.

As Várias aproximações foram desenvolvidas para a monitoração contínua da glicose23. Estes variam das soluções comerciais tais como o verificador da glicemia introduzido no mercado por Cygnus Inc. a Minimed subcutâneo Medtronic e as soluções de Abbott Inc. que controlam o nível da glicose cada 3-5 minutos. Estes dispositivos, colocados apenas sob a pele, têm um controle de circuito fechado para entregar a insulina e apreciar uma autonomia de 3-5 dias. As Soluções que procuram o impacto biológico mínimo para resistir biofouling incluem um inibidor (óxido nítrico)24 além do que agulha-tipo revestido sensores eletroquímicos25,26,27.

A implantable genérico, arquitetura da parte frontal é baseada no acoplamento indutivo para in vivo a monitoração da presença ou da ausência de micróbios patogénicos, de íons, de níveis de concentração do oxigênio, Etc.

Fig.1. Concepção do dispositivo implantable

O sistema em Fig.1 mostra uma plataforma com alarme verdadeiro/falso para a monitoração de alvos diferentes. Os dados são transferidos a uma base de dados central onde todas as entradas possam ser personalizadas para cada paciente. Os dados recolhidos podem ser medidos em encenações diferentes: quando o paciente é em repouso, empreender algum tipo de actividade física, Etc., segundo o interesse médico particular, e daqui um prognóstico e um diagnóstico exactos pode ser obtido28. O sistema tem uma aplicação da pesquisa na monitoração constante dos pacientes enquanto realizam suas actividades diárias em circunstâncias normais (fora) e desta maneira os efeitos secundários tais como as alterações psicológicas causadas pelo esforço de ser em um hospital, com povos desconhecidos, Etc. podem ser evitados. A arquitetura propor (veja Fig.2) é analisada nesta fase como um detector do ponto inicial para um sensor, trabalhando amperomètrica, e inclui a polarização da em-microplaqueta, o potentiostast para conduzir o biosensor, um módulo de acondicionamento, e o bloco do modulação e o de processo de dados. O módulo de acondicionamento é projectado adaptar-se ao nível dos sinais medidos. A detecção de alvos que usam a metodologia do ponto inicial precisa de garantir o suficiente nível de sinal para assegurar uma relação de relação sinal-ruído suficientemente alta (SNR).

Estes modulação e bloco de processo de dados são projectados analisar e enviar ao leitor externo os níveis que detecta. Duas aproximações diferentes são definidas: um pedido amperométrico genérico do biosensor e um biosensor da impedância, para sistemas etiqueta-livres, com base em um analogue integrado fechamento-no amplificador, que continuará com processamento análogo no sensor para a detecção e a transmissão. Para a aplicação futura, este módulo será projectado de modo que possa ser reconfigurado.

Para validar a primeira proposta (amperométrica), um costume IC completo foi projectado que inclui diversos módulos da arquitetura e de uma antena do PWB-identificador (30mm x 15mm), ajustados a 13.56MHz, para fornecer a relação da potência e de comunicação. O projecto igualmente incorpora um analogue integrado fechamento-no amplificador em caso da detecção da impedância.

A proposta para a arquitetura implantable genérica é apresentada no Figo. 2. Compreende um nanobiosensor, uma antena e os módulos eletrônicos.

Fig.2. Arquitetura implantable genérica Propor da parte frontal.

o nanobiosensor ou o nanosensor são definidos geralmente como um sistema de medida da escala do tamanho dos nanômetros que compreendem uma ponta de prova com um elemento biológico sensível do reconhecimento, ou bioreceptor, um componente físico-químico do detector, e um transdutor in-between. Dois tipos de nanosensors com aplicações médicas potenciais são sensores da disposição do modilhão e sensores e nanobiosensors de nanotube/nanowire, que podem ser usados para testar nanolitres ou menos do sangue para uma vasta gama de biomarkers. Em nosso trabalho, um nanobiosensor com três eléctrodos foi seleccionado para explicar e desenvolver o sistema. Sua topologia pode prontamente ser adaptada para qualquer tipo do sensor. Os três eléctrodos que compo o sensor são: a) o eléctrodo de trabalho (W), que serve como uma superfície sobre com a reacção electroquímica ocorre; b) o eléctrodo de referência (R), que mede o potencial no eléctrodo de W, e c) o eléctrodo auxiliar ou contrário (A/C), que fornece a corrente exigiram para a reacção electroquímica no eléctrodo de W.

O sistema é projectado como uma Etiqueta activa posta rádio do RFID29,30 onde a relação indutiva acoplada, gerada pela antena implantable e externo, possa fornecer bastante energia para pôr o sistema inteiro e para fornecer uma comunicação bidireccional sem fio através da pele humana. Assim pode transmitir a informação obtida pelo nanobiosensor e receber dados do leitor externo que por sua vez pode configurar a eletrônica implantada e ler os dados adquiridos.

A Escolha do Nanobiosensor

A solução a mais prometedora para um nanobiosensor eficaz envolve usar a técnica electroquímica da espectroscopia (EIS) da impedância. O EIS representa um método mais eficaz para sondar as propriedades interfacial do eléctrodo alterado medindo a mudança na resistência de transferência do elétron na superfície do eléctrodo devido à adsorção e à dessorção de moléculas químicas ou biológicas. Diversos estudos foram publicados neste assunto. A aproximação clássica é o teste de ELISA31, com base no uso de polímeros semiconducting e no uso da técnica do EIS, quando o poliestireno (PS) for o polímero de isolamento típico usado na pesquisa biomedicável.

Uma aplicação extensamente relatada é o biosensor da glicose32,33,34, que é baseado em transferência do elétron que ocorre durante a redução enzimático da glicose. Nos últimos anos, diversos estudos foram publicados neste campo, incluindo Patel e outros35 quem presente um sensor electro-enzimático da glicose. Outros estudos interessantes são fornecidos por Huang e outros (2009), que introduzem um sensor de afinidade capacitively baseado de MEMS para aplicações contínuas da monitoração da glicose; Teymoori, RIM Majid e outros, que descreve um MEMS para a glicose e outros sensores genéricos com aplicações médicas; e Rodrigues e outros36, que desenvolveu um biochip baseado em celulas novo dedicou à monitoração de tempo real de eflúvios transientes da glicose e do oxigênio, usando disposições de microsensors amperométricos integrados na entrada e na tomada de uma câmara da pilha de PDMS. Um projecto completo é fornecido por Rahman e outros37, que apresentam o projecto, microfabrication, empacotando, o functionalization de superfície e in vitro o teste de uma pilha-em-um-microplaqueta electroquímica completa (CCE) para a monitoração amperométrica contínua da glicose, executando o voltammetry cíclico, a espectroscopia elétrica da impedância (EIS) e o exame microscópico.

Os Vários exemplos da revelação dos nanosensors para a aplicação neste campo são relatados por Usman Ali e outros38. ZnO Nanowires é usado Aqui para uma aplicação de GCM conectada directamente à porta de um MOSFET padrão do baixo-ponto inicial. Projecto do Lee39 e outros um micro-sensor enzima-livre flexível da glicose com um eléctrodo de trabalho da platina nanoporous em um filme bio-compatível do ANIMAL DE ESTIMAÇÃO. Goud introduz40 e outros um sistema-em-pacote nanobioelectronic (SOP) com um sensor integrado da glicose baseado nos eléctrodos de trabalho do carbono-nanotube. Jining Xie sugere41 e outros nanotubes nanoparticle-revestidos do carbono da platina para a glicose amperométrica que biosensing; e Ekanayake descreve42 e outros a fabricação e a caracterização de um eléctrodo nano-poroso novo (PPy) do polypyrrole e de sua aplicação em biosensors amperométricos, com características aumentadas para a detecção da glicose.

Nanobiotecnologia e Nanomedicine

Políticas Científicas e Investimento Global

A disponibilidade de dispositivos in vivo biomedicáveis, tais como esse descrito acima, é ligada pròxima aos avanços na nanobiotecnologia. A Nanotecnologia é esperada ter um impacto rápido na sociedade43: criando as encenações econômicas futuras, produtividade e concorrência de estimulação, tecnologias convergentes, e promoção da educação nova e da revelação humana. A Evidência deste impacto rápido da nanotecnologia pode ser considerada em figuras do investimento do governo para actividades da nanotecnologia R+D, facilidades e treinamento da mão-de-obra. O pedido Nacional do orçamento da Iniciativa da Nanotecnologia de 2008 E.U. para a nanotecnologia R+D através do Governo Federal estava sobre US$1.44 bilhão (NNI, 2007). Em Europa, o Programa-quadro De VIIth (FP) contribuirá sobre €600 milhão pelo ano à pesquisa da nanotecnologia até 2013, com uma quantidade adicional, similar que está sendo fornecida por países individuais. Isto dá a Europa uma despesa anual maior na nanotecnologia do que os Estados Unidos ou o Japão44.

No contexto da política Européia, N&N é uns pontos chave para a Comissão Européia: o VIIth FP (2007-2013) fornece um programa específico para os nanosciences, as nanotecnologia, os materiais e as tecnologias de produção novas um orçamento de €3,475 milhão (10,72% do orçamento do total de VIIth FP). Além Disso, diversos programas específicos são envolvidos na pesquisa do nanoscale, e o orçamento total investido nos nanoactivities será aumentado assim por diversos milhares de €millions (Meur) que vêm dos seguintes programas: Saúde (6 100 Meur); Alimento, agricultura e biotecnologia (1 935 Meur); TIC (9 050 Meur) e Energia (2 350 Meur)

Papéis Nano-Relacionados e Patentes

Diversos vistas gerais e estudos comparativos da expansão mundial dos nanopublications e dos nanopatents estão disponíveis45,46,47. Os papéis Científicos e as patentes no sector da nanotecnologia cresceram exponencial durante as últimas duas décadas. O crescimento relativo em número de “nano-título-papéis” nas várias bases de dados bibliográficas, isto é o aumento no número de “nano-título-papéis” como uma proporção de todos os papéis foi dramático: se nós tomamos o Deslocamento Predeterminado de Citação da Ciência como sendo representante de todas as ciências (embora essa química é um tanto sub-representado), a proporção de “nano-título-papéis” cresceu desde 1985 a mid-2003 em aproximadamente 1,2% em uma taxa de crescimento anual média de aproximadamente 34%, que os meios ele dobraram cada 2,35 anos. Desde meados de 1990 s que a velocidade retardou um tanto a uma taxa de crescimento anual de aproximadamente 25% (dobrando cada 3,1 anos).48

Em 2007 sobre o nanoscience 15.000 e papéis nanotecnologia-relacionados foram publicados, e há agora a actividade intensa com respeito à propriedade intelectual (IP) - a posse das inovações, das invenções, das ideias e da faculdade criadora - no campo do nanoscale. A Nanotecnologia está aumentando a SHIFT para uma economia conhecimento-orientada e assim que a propriedade intelectual está em uma posição para aumentar a criação, o crescimento e a revelação de riqueza através do mundo49. Diversos relatórios procuraram traçar patentes nano-relacionadas50, e as figuras para IP nanotecnologia-relacionado são sobressaltado. No Ofício Europeu de Patentes um o grupo de trabalho da nanotecnologia (NTWG) foi criado em 2003 e 90.000 patentes foram etiquetadas para classificar Y01N. A proporção de nanotecnologia patenteia dobrado mais do que entre o meados dos anos 90 e o mid-2000s (EUA 40%, Japão 19%, e Alemanha 10%). O Compêndio dos dados 2007 internacional51 comparáveis dos rovides das Estatísticas p da Patente em patentes.

Antes de 1980, 250 patentes nanotecnologia-relacionadas foram concedidas anualmente às universidades no mundo inteiro, mas em 2003 este número tinha aumentado a dobra 16 a 3.993 patentes, que foram arquivadas para os blocos de apartamentos, os materiais e as ferramentas fundamentais exigidos para desenvolver esta tecnologia. O serviço de patentes dos E.U. recebeu aplicações em relação à composição de matéria, dispositivos, instrumento, sistemas e controle do nanomaterial e os dispositivos, e métodos. as reivindicações da patente da Cruz-Indústria estão sendo feitas para as únicas inovações do nanoscale que podem ter aplicações diversas. Assim, as aplicações foram identificadas em classes principais tais como a electricidade, necessidades humanas da patente, química e metalurgia, executando operações e transporte, engenharia mecânica, física, construção fixa, telas e papel. A fim analisar o impacto no sector industrial, o OECD categorizou patentes da nanotecnologia em seis campos de aplicação: Eletrônica, Óptica Electrónica, Medicina e biotecnologia, Medidas e fabricação, Ambiente e energia, e Nanomaterials.

Porque a pesquisa de Miyazakia52 revelou, as universidades esclarecem uma parte particularmente grande da pesquisa nas nanotecnologia (que representam 70,45% de pesquisa nanotech-relacionada no mundo inteiro). Nisto são complementados por institutos de investigação públicos (quem esclarecem 22,22% dos artigos). Assim, calcula-se que as universidades guardaram agora 70% das patentes chaves da nanotecnologia. O sector privado joga um papel mais limitado (7,33% dos artigos global), mas é um jogador mais proeminente nos E.U. (12,41%). Em Ásia, Japão guardara uma parte forte (12,30%) no sector privado, quando Coreia Do Sul (8,25%) e a um grau inferior a Índia (3,52%) competir com o Japão. No futuro, a revelação da nanotecnologia é provável deslocar das grandes organizações publicamente financiadas e das universidades às empresas start-up pequenas que procuram explorar os esforços de pesquisa publicamente financiados mais adiantados para gerar as primeiras aplicações comerciais, em uma maneira similar ao que nós testemunhamos nas indústrias da biotecnologia.

Desafios da Pesquisa para Nanobiotecnologia

A Nanobiotecnologia é uma área ràpida tornando-se da oportunidade científica e tecnologico que fornece avanços na indústria alimentar, na energia, no ambiente e na medicina. No nanomedicine, há uma vasta gama de tecnologias que podem ser aplicadas aos dispositivos médicos, aos materiais, aos procedimentos, e às modalidades do tratamento. Um olhar mais atento no nanomedicine identifica técnicas nanomedical emergentes como o nanosurgery, a engenharia do tecido, diagnósticos nanoparticle-permitidos, e a entrega visada da droga. De acordo com um grupo de perito da Agência de Avaliação de Medicinas Européia (EMEA), a maioria de aplicações comerciais actuais da nanotecnologia à medicina é devotada à entrega da droga. Umas aplicações Mais novas da nanotecnologia incluem a substituição do tecido, o transporte através das barreiras biológicas, o controlo a distância dos nanoprobes, sistemas nanoelectronic sensoriais implantable integrados e estruturas químicas multifuncionais para visar da doença. Assim, a nanobiotecnologia pode fornecer não apenas a miniaturização dos dispositivos biomedicáveis implantable (microfluidics, microeletrônica, etc.) mas igualmente de disposições multifuncionais seguras para a detecção da doença. Não há provavelmente nenhum melhor exemplo da convergência tecnologico (projecto e criação de estruturas funcionais novas) das estratégias invertidos (miniaturização) e de baixo para cima, que procuram o ponto do equilíbrio onde os avanços tecnológicos e as procuras do mercado puderam se encontrar.

Finalmente, argumentiu-se que a pesquisa actual do nanoscale não revela nenhuns teste padrão do detalhe e grau de interdisciplinarity e que seu multidisciplinarity aparente consiste nos campos diferentes, pela maior parte monodisciplinares que são bastante não relacionados entre si e que têm pouco mais na terra comum do que o prefixo “nano” 48. Neste momento, a discussão em relação à natureza descontínua ou incremental da nanotecnologia pôde elevarar no processo da inovação e da transferência tecnológica. Baseado nos resultados empíricos da avaliação conduzida por Nikulainen e por Palmberg53, parece que, no momento em que, não há nenhuma necessidade para transferência tecnológica nano-específica iniciativas relativas. Esta conclusão pode todavia ter que ser revisitado se a nanotecnologia se torna mais radical e descontínua. Hoje, os químicos que desenvolvem drogas, os reactores e os catalizadores estão trabalhando no nanoscale, como têm por muitos anos, mesmo que refiram simplesmente seu trabalho como a química. Certamente, os responsáveis políticos precisam de levar em consideração de segurança ambientais, edições relevantes de saúde e ajustando padrões e regulamentos de aplicação para facilitar a difusão da nanotecnologia.

Conclusões e Recomendações Finais

Neste papel, o projecto de um dispositivo biomedicável in vivo implantable genérico capaz de detectar valores de ponto inicial para concentrações visadas (isto é detecção de níveis da glicose) foi apresentado. Dado a velocidade com que o diabetes pode espalhar e as melhorias que são possíveis em seu diagnóstico e para controlar se os sistemas agulha-livres estão disponíveis, o dispositivo médico introduzido neste papel é projectado alcançar um mercado enorme sobre os próximos anos. Além Disso, quando a cadeia de valores inteira é financiada publicamente, isto significa que os objetivos da transferência tecnológica da universidade à indústria e aos retornos sociais no investimento público estiveram realizados inteiramente. Assim, um modelo bem sucedido para a pesquisa, a inovação e a transferência tecnológica pode ser introduzido a uma encenação particular typified pela convergência das tecnologias e das disciplinas, assim como pela convergência das várias partes interessadas que combinam representantes dos centros de pesquisa, dos hospitais, do mercado, dos centros da política e dos cidadãos também.

A vista geral completa fornecida aqui da cadeia de valores de processos da pesquisa e da transferência tecnológica destaca a importância de uma estrutura comum em que as equipes multidisciplinares e as organizações podem trabalhar dirigido junto por liderança científica determinada. Neste caso específico, o Departamento da Eletrônica na Universidade de Barcelona teve a carga total das actividades da pesquisa e da comercialização. O dispositivo biomedicável resultante nano-é permitido em um sentido duplo: ao miniaturizar o sistema (autonomia da fluídica, a eletrônica, da energia) e quando as estruturas funcionais novas forem incluídas (os nanobiosensors desenvolvidos pelo IBEC). O CIBER-DEM junta-se à cadeia de valores quando a pesquisa e a comercialização clínicas são consideradas. Ainda uma tecnologia emergente, o futuro ASIC trabalhará com uma disposição de nanobiosensors com alvos diferentes, e definirá a configuração do método da medida. Cada disposição será usada para detectar um tipo específico de alvo, e o sistema multiplexado será usado para analisar cada disposição que centra-se sobre um alvo particular. Então, a parte superior aproxima-se para baixo usando nanoengineering e as aproximações da nanofabricação e da parte inferior acima que usam a química supramolecular podem produzir os diagnósticos novos que se centrarão cada vez mais sobre o fornecimento de uma solução personalizada baseada na análise de dados da disposição no tempo real, e onde apropriado, aplicando esta decisão para entregar uma terapia automatizada (theranostics).

Em conclusão, apesar da disponibilidade um tanto limitada da informação que discute a segurança de nanomaterials médicos, a anamnese apresentada neste papel é uma demonstração clara de como reforçar as ligações entre a comunidade da ciência, os hospitais e a indústria. O processo descrito oferece um método eficiente para executar experiências no grande teste e em facilidades clínicas, dentro de uma estrutura inovativa que se aproveite de ferramentas científicas novas e de descobertas. Os dispositivos Biomedicáveis representam um jogo estratégico para o futuro das áreas científicas e tecnologicos da Espanha de política enquanto procuram o crescimento econômico acelerado dentro da sociedade baseada sobre o conhecimento. Desta maneira, as regiões do país podem reforçar as relações de rede entre seus agentes do R&D - ciência e parques de tecnologia, institutos e centros de pesquisa, hospitais, plataformas da tecnologia e incubadoras - como exploram e confrontam os desafios novos científicos e do mercado apresentados pelas ciências da vida do nanotech.


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

Last Update: 14. June 2013 04:37

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