Marknadsföra Utmaningar som Vänder mot Akademisk Forskning, i att Kommersialisera Nano-Möjliggjorde Implantable Apparater för in - vivo BiomedicalAnalys

vid Professorn Esteve Juanola-Feliu

E.a Juanola-Feliu*, J. Colomer-Farraronsa, P. Miribel-Catalàa, J. Samitiera,b,c, CEMIC-Avdelning för J.d
a
Valls-Pasola av den Elektronik-, Bioelectronics- och Nanobioengineering ForskningGruppen (SIC-BIO), Universitetar av Barcelona

b IBEC-Institutet för Bioengineering av Catalonia, µnanosystems som Iscensätter för BiomedicalApplikationer, Forskar Gruppen
cCIBER-BBN-Biomedical ForskningNätverkande Centrerar i Bioengineering, Biomaterials och Nanomedicine
dAvdelning av Nationalekonomi och AffärsOrganisationen, Universitetar av Barcelona
Motsvarande författare: ejuanola@el.ub.es

Täckte Ämnen

Nanotechnology och Ekonomi
Konvergens av Teknologier i Nanomedicine
BiomedicalApparaten för in - vivo Analys
     påstå - av - - den Innovativa BiomedicalApparaten för konst
     Arkitektur av den Implantable Apparaten
     Det Primat av Nanobiosensoren
Nanobiotechnology och Nanomedicine
     Nano-Släkta Legitimationshandlingar och Patent
     Vetenskaplig Politik och Global Investering
     ForskningUtmaningar för Nanobiotechnologies
Avslutningar och FinalRekommendationer

Nanotechnology och Ekonomi

Det känns igen brett att välfärden av de mest avancerade ekonomierna är på riskerar, och att det enda långt som tacklar detta läge är genom att kontrollera kunskapsekonomierna. Att uppnå detta ambitiösa mål, behöver vi att förbättra kapaciteten av varje dimensionerar i ”kunskapstriangeln”: utbildning, forskning och innovation. Sannerligen pekar det nya rönet till betydelsen av strategier av tillfoga-värderar, och marknadsföra under R+D bearbetar, för att överbrygga mellanrummet mellan laboratoriumet och marknadsföra och så se till den lyckade commercializationen av nya teknologi-baserade produkter. Dessutom i en global ekonomi, som konventionellt fabriks- domineras i av framkallningsekonomier, måste framtiden av bransch i de mest avancerade ekonomierna rely på dess kapacitet att införa nyheter i de kick-tech aktiviteter, som kan erbjuda en differentiell förädlingsgrad, ganska än på att förbättra existerande teknologier och produkter. Den verkar ganska klar, därför, att kombinationen av vård- (medicinen) och nanotechnology i en ny biomedicalapparat är mycket kapabel av möte av dessa krav.

Nanotechnology ger genombrott som stöttar ändlösa källor av innovation och kreativitet på genomskärningen mellan medicinen, bioteknik, att iscensätta, läkarundersökningvetenskaperna och informationstekniken, och disciplinen öppnar upp nya riktningar i R+D, kunskapsledning och teknologiöverföring. Ett nummer av nanotechprodukter är redan i bruk, och analytiker förväntar marknadsför för att växa vid hundratals miljarder av euros under det närvarande årtiondet. Efter en lång R+D-inkubationstid segmenterar flera industriellt dyker upp redan som tidig sortadopters av nanotech-möjliggjorde produkter1 (Fuji-Keizai, 2007); i detta sammanhang förvånansvärt marknadsför foren tillväxt förväntas, och kicken samlas marknadsför tillfällen förutses för riktad forskning under-segmenterar. Rönet föreslår att Bio&Healthen marknadsför ska ger några av de mest stora framflyttningarna över de nästa få åren och att, som ett resultat, applikationerna av nanosciencen och teknologi till den ska medicinen gynnar tålmodig genom att ge nya förhindrandeanalyser, tidig sortdiagnosen, nanoscaleövervakning och effektiv behandling via mimetic strukturerar. Utan tvekan finns det betydliga utmaningar i designen av nanostructures som kan fungera pålitligt overextended timescales i förkroppsliga.

Fjäll-längden förminskningen, som har uppnåtts till och med nanosynthesisen (botten-uppteknologi) och nanomachining (bästa-besegrar teknologi) har det potentiellt som påverkar varandra med den biologiska världen som aldrig för. Bio-nanotechnologiesna fungerar på ha kontakt mellan organiserade nanostructures, och biomolecules, som är nyckel-, kontrollerar ruttar för att uppnå nya genombrott i medicin; dentistry och terapi; i mat av djur- och grönsakbeskärningen; och i dagstidningomsorgprodukter liksom skönhetsmedel. Enligt den Pappers- GENNESYS-Viten (2009), sätter in detta nytt av ska forskning ger viktiga genombrott i den near framtiden i sfärerna av bioreactors, biocompatible material och labb-på-gå i flisor teknologier.

Konvergens av Teknologier i Nanomedicine

nanomedicinen definieras som applikationen av nanotechnology till vård-. Den exploaterar den förbättrade och ofta nya läkarundersökningen som är kemisk och den biologiska rekvisitan av material på det nanometric fjäll. Nanomedicine har ett potentiellt att få effekt på förhindrandet, tidig sort och den pålitliga diagnosen och behandlingen av sjukdomar. I nanomedicinefallet finns det en lång räcka av teknologier som kan appliceras till medicinska apparater, material, tillvägagångssätt och behandlingmodaliteter. En mer nära look på nanomedicinen introducerar att dyka upp nanomedical tekniker liksom nanosurgery, silkespappret som iscensätter, nanoparticle-möjliggjord diagnostik och uppsätta som mål drogleverans. Stilla i dess spädbarnsålder, mycket av arbetet i disciplinen gäller R+D, och det är, därför, avgörande att vård- institutioner, forskningsinstitut och producenter fungerar tillsammans effektivt.

I synnerhet leker verkställer tvärvetenskapliga forskninggrupper och kontor för teknologiöverföring en huvudroll i utvecklingen av nya nano-möjliggjorde implantable biomedicalapparater till och med en avancerad överenskommelse av det microstructure-/egenskapsförhållandet för biocompatible material och av deras på strukturera/kapaciteten av dessa apparater. Att fortsätta vidare, krävs en allmän ram som kan göra en överenskommelse av de tekniska och medicinska kraven lättare, så att nytt bearbetar, och kan metoder framkallas. Dessutom i medicin finns det ett tränga behov att se till att nära samarbete mellan Universitetar-Sjukhus-Bransch-Administrationen stundnärmare detalj bearbetar och tillvägagångssätt framkallas för bruk av clinicians. Dra på erfara av författarna, i denna fallstudie ordnar till vi sökanden att visa betydelsen av samarbete och samarbete mellan dessa fyra stakeholders och de involverade medborgarna i processaa leda för innovation till utvecklingen av nya biomedicalprodukter för marknadsföra.

Växelverkan mellan medicinen och teknologi låter utvecklingen av diagnostiska apparater avkänna, eller att övervaka pathogens, joner, sjukdomar, Etc. I Dag, flyttar fram integrationen av foren i områden liksom microelectronics, microfluidics, låter microsensors och biocompatible material utvecklingen av implantable biodevices liksom Labb-på-Gå i flisor och deOmsorg apparaterna2,3. Som ett resultat är fortlöpande övervakningsystem tillgängliga för att framkalla snabbare och mer billig kliniska uppgifter - när de speciellt jämförs med standarda metoder. Det är i detta sammanhang att vi framlägger ett inbyggt bekläda-avslutar arkitektur för i-vivo upptäckt.

BiomedicalApparaten för in - vivo Analys

Systemet som introduceras i detta pappers-, planläggs för att inympas under människan flår. Driva och kommunikationen mellan denna apparat och en yttre primär sändare baseras på ett induktivt anknyter. Den framlade arkitekturen planläggs för olika två att närma sig: definiera ett riktigt/falskt larmsystem som baseras på endera amperometric eller impedansnano-biosensors. Bland sjukdomarna, som kan, övervakas av i-vivo analys, det är syftet av detta pappers- att fokusera på given sockersjuka att dess förekomst och prevalence är ökande världsomspännande, ändrar den reflekterande livsstilen och åldras befolkningar. Specifikt anknytas denna växande prevalence nära till det av fetma, marknadsför att skapa som är viktigt, tillfällen, som anmält i VärldsSockersjukan Marknadsföra Analys 2010-20254, och, speciellt, därför att de Vård- Organisationsbedömningarna för Världen som numrera av ska diabetikerer överskrider 350 miljoner vid 2030.

För denna i-vivo implantable biomedicalapparat undersöker vi också ett ambitiöst att närma sig som täcker det helt värderar kedjar (från grundforskning, till och med att iscensätta och teknologi, till bransch), den krävda infrastrukturen, och implikationerna för samhälle av dessa och liknande ström marknadsför utmaningar. I detta anföra som exempel, det helt värderar kedjar varas värd av universitetarsystemet, som markerar den sociala omsättningen av den offentliga forskninginvesteringen. Vi betraktar också graden som nya teknologiska innovationer i biomedicalbranschen har baserats till på akademisk forskning, och tidsfördröjningarna mellan investeringen i sådan akademisk forskning projekterar och den industriella applikationen av deras rön - dvs., för att bedömningen som samkvämet klassar av retur från akademisk forskning. Därför Att resultaten av akademisk forskning spridas så brett, och deras verkställer så grund, subtilt och utbrett, är det ofta svårt att identifiera, och att mäta anknyter mellan akademisk forskning och industriell innovation. Ändå, finns det övertygande bevisar, bestämt från branscher liksom droger, instrumenterar, och information som bearbetar, att bidraget av akademisk forskning till industriell innovation har varit betydligt.5

påstå - av - - den Innovativa BiomedicalApparaten för konst

Många olika problem behöver att vara betagna, i att erhålla den implantable apparaten för ideal6. Först och främst, måste apparaten vara biocompatible att undvika unfavorable reaktioner inom förkroppsliga. Secondly måste driver den medicinska apparaten ge långsiktig stabilitet, selectivity, kalibrering, miniatyrisering och upprepning såväl som i en downscaled och bärbar apparat. I benämner av avkännarna, är etikett-fria elektriska biosensors idealkandidater på grund av deras low kostar, low driver och lindrar av miniatyrisering. Nya utvecklingar i nanobiosensors ger passande teknologiska lösningar i sätta in av glukosövervakning7, havandeskap och att testa för DNA8. Den Elektriska mätningen, när uppsätta som målanalyten fångas av sonden, kan exploatera endera voltmetric, amperometric eller impedanstekniker. Idealt därefter bör apparaten vara kompetent att avkänna inte precis en för att uppsätta som mål medlet eller patologi, men snarlika olika medel och den bör vara kapabla av arbete i enkretsa återkoppling, som beskrivit av Wang9 i fallet av glukosövervakning.

Flera biomedicalapparater för i-vivo övervakning framkallas för närvarande. Således har högt stabila exakta intramuscular implantable biosensors för den samtidiga fortlöpande övervakningen av silkespapperlaktat och glukos för en tid sedan producerats, däribland ett färdigt electrochemical cell-på-en-gå i flisor. Dessutom med den parallella utvecklingen av dengå i flisor potentiostaten och signalera bearbeta, verkligt framsteg har gjorts in mot en trådlöst implantable glukos/laktat som avkänner biochipen10. Någon Annanstans (har bio-MEMS) implantable bio-mikro-elektromekaniska system för i situövervakning av blodflöde planlagts. Här var syftet att framkalla en smart trådlös avkännande enhet för non-invasive tidig sortstenosisupptäckt i hjärtaförbikopplingskneg11. Interestingly undersöker denna studie bruket av ytbehandlar beläggningar i förhållande till biocompatibility och non-adhesionen av blodplatelets och konstituent. I detta fall framlägger sig nanotechnology, som vara ett användbart bearbeta för att förbättra biocompatibilityen av bio-MEMS silikoner strukturerar när metalliska titanium lagrar för nanoscale används, sedan den förhöjer biocompatibility.

De nästa kliver gäller framkallning en integrerad configurable applikation-närmare detalj - gå runt arbetet (ASIC) med en multiplexöverförd samling av nanosensors som planläggs för att vara reactive för en uppsättning av, uppsätta som mål medel (enzym, virus, molekylar, kemiska beståndsdelar, molekylar, Etc.). Multipelavkännare av samlingen kan därefter användas för en närmare detalj uppsätta som mål, fördriver andra samlingar kan vara förberedda för annan uppsätta som mål, stunder som söker också ett överflödigt svar. Således behöver en panel av biomarkers att framkallas. På så sätt kan reproducibilityen och exaktheten förbättras för varje uppsätta som mål, och olikt uppsätta som mål kan prövas samtidigt. Konfigurationkapaciteten av ASICEN bör också definieras in benämner av typen av mätningen, som ska föras, som i studierna som o.a. företa sig av Hassibi och12 Lee och Stranden13: den kunde vara amperometric och att mäta strömvariationer och avkänna ingången värderar14, eller det kunde vara den electrochemical impedansen som var spectroscopic, för en fixad frekvens och att avkänna både impedansvariationer att korsa ingången, värderar och anomalier. Kombinationen av båda tekniker av mätningen kunde vara van vid erhåller en pålitligare metod av upptäckt. Driva, och kommunikationer är också nyckel- särdrag i designen av implantable apparater. Gamlan angå med metoder av att överföra tillräcklig energi till apparaterna, eftersom sistnämnden gäller integrationen av instrumentation, och kommunikationselektronik som kontrollerar avkännarna och som överför informationen förutsatt att av avkännarna till och med människa, flår. Emellertid om upptäckten av livsviktigt tecken eller ingångsupptäckterna är tillräckliga för att övervaka, ämna, det är inte nödvändigt att mäta och beträffande att överföra rå data med en kickgrad av exakthet från användaren till yttre data - att bearbeta enheten. Sannerligen förminskar lokalen som bearbetar inom den samma skulle avkännaren, driver och kommunikationskrav.

RF driver plockning till och med induktivt koppla ihop är ett mer och mer använt alternativ för överförande energi till den inympade apparaten, som motsatt till att använda batterier eller binder15,16. Dessutom detta baserar alternativa tillstånd en dubbelriktad kommunikation att vara etablerade mellan den inympade apparaten och en utsida eller avläsaren. Ett nummer av implantable telemetry går runt baserat på induktivt koppla ihop kan finnas i litteraturen17,18,19. Vid kontrast har flera studier framkallat integratable elektronik för i-vivo övervakning. Exempel av detta ges i studierna av Levrat blod o.a.20, var femtoampere-känsligheten applikationer för conductometric biosensor används, och av Haider o.a.21, var en signalera som bearbetar enheten som baseras på enfrekvens omformare och ett kommunikationsprotokoll framläggas.

Arkitektur av den Implantable Apparaten

På denna kritiskt ögonblick föreställer den framlade arkitekturen ett initialt att närma sig för utvecklingen av applikationer som baseras på biosensors som siktas på att avkänna närvaroen, eller frånvaro av bestämt jämnar av proteiner, antikroppar, joner, syre, glukos, går runt true applikationer Dessa Etc. i-vivo upptäckt, eller/falska20, arbete som ett larm. När de jämna under analysnedgångarna för koncentration utanför en spänna av accepterat värderar, värderar en ingång aktiverar larmet. För anföra som exempel, i fallet av glukosövervakning, upptäckten av en ingångsminskning i glukos jämnar skulle är ombud för att undvika kritiska lägen liksom hypoglycaemia21,22. Sådan upptäckt skulle uppnås, när amplituden av mätt signalerar nedanföra nedgångar en specificerad ingång värderar.

Olikt att närma sig har framkallats för den fortlöpande övervakningen av glukos23. Dessa spänner från reklamfilmlösningar liksom blodglukostesteren som marknadsföras av Cygnus Inc. till subkutana Minimed Medtronic, och Abbott Inc. lösningar, som kontrollerar glukosen, jämnar varje 3-5 noterar. Dessa apparater som precis förläggas under flå, har enkretsa att kontrollera för att leverera insulin och tycka om en autonomi av 3-5 dagar. Lösningar, att minimum biologiskt för sökanden får effekt för att motstå biofouling, inkluderar en inhibitor (nitric oxid)24 förutom täckte visare-typ electrochemical avkännare25,26,27.

De generiska implantable, bekläda-avslutar arkitektur baseras på induktivt koppla ihop för denvivo övervakningen av närvaroen, eller frånvaro av pathogens, joner, syrekoncentration jämnar, Etc.

Fig.1. Befruktning av den implantable apparaten

Systemet i Fig.1 visar att en plattform med ett riktigt/falskt larm för övervakningen av olikt uppsätta som mål. Datan överförs till en centraldatabas var alla matar in kan personifieras för varje som är tålmodigt. De samlade datan kan mätas i olika scenarion: vila och att företa sig en bestämd typ av läkarundersökningaktivitet, Etc., när den tålmodig är på, beroende av den särskilda läkarundersökningen intressera, och hence kan en exakt prognos och diagnos erhållas28. Systemet har en forskningapplikation i den konstant övervakningen av tålmodig som dem bär deras dagstidningaktiviteter i det normala villkorar ut (utomhus) och på så sätt sekundärt verkställer liksom de psykologiska förändringarna som orsakas av spänningen av att vara i ett sjukhus, med okänt folk, Etc. kan undvikas. Den föreslagna arkitekturen (se Fig.2), är på denna arrangerar analyserat som en ingångsavkännare för en avkännare, arbete amperometrically och inkluderar på-gå i flisor biasing, potentiostasten för att köra biosensoren, en villkora enhet, och modulerings- och databehandlingkvarteret. Den villkora enheten planläggs för att anpassa till det jämnt av signalerar mätt. Upptäckten av uppsätta som mål genom att använda ingångsmethodologyen behöver att garantera tillräckligt signalerar jämnt, för att se till en kick signalera-till-stoja tillräckligt förhållandet (SNR).

Dessa modulering och data - bearbeta kvarteret planläggs att analysera, och att överföra till den yttre avläsaren jämnar den avkänner. Olika Två att närma sig definieras: en generisk amperometric biosensorapplikation och en impedansbiosensor, för etikett-fria system som baseras på en inbyggd analog låsa-i förstärkaren, som ska, fortsätter med analogen som bearbetar på avkännaren för upptäckt och överföring. För det framtida genomförandet ska denna enhet planläggs, så att den kan konfigureras om.

Att validera det första (amperometric) förslag, har en full beställnings- IC planlagts däribland flera enheter av arkitekturen, och entransponder antenn (30mm x 15mm) som trimmas till 13.56MHz, för att ge driva och kommunikationen, anknyter. Designen inkorporerar också en inbyggd analog låsa-i förstärkaren i fall att av impedansupptäckt.

Förslag för den generiska implantable arkitekturen framläggas i Fig. 2. Det består av en nanobiosensor, en antenn och de elektroniska enheterna.

Fig.2. Föreslagna generiska implantable bekläda-avslutar arkitektur.

nanobiosensoren eller nanosensoren definieras allmänt, som nanometre storleksanpassar fjällmätningssystemet som består av en sond med en känslig biologisk erkännandebeståndsdel, eller bioreceptoren, en del- physicochemical avkännare och en omformare in - between. Två typer av nanosensors med potentiella medicinska applikationer är cantileversamlingavkännare, och nanotube-/nanowireavkännare och nanobiosensors, som kan vara van vid, testar nanolitres eller mindre av blod för en lång räcka av biomarkers. I vårt arbete har en nanobiosensor med tre elektroder varit utvald att förklara och framkalla systemet. Dess topologi kan klart anpassas för någon sort av avkännaren. Danandet för tre elektroder upp avkännaren är: a) den funktionsdugliga elektroden (W), som servar som en ytbehandla med den electrochemical reaktionen äger rum på; b) hänvisa tillelektroden (R), som mäter det potentiellt på W-elektroden, och c) hjälparen eller kontrar elektroden (A/C), som levererar strömmen som krävs för den electrochemical reaktionen på W-elektroden.

Systemet planläggs som radion driven aktiv RFID Märker29,30 , var som kopplas ihop inductively anknyter, frambragt av den implantable och yttre antennen, är kompetent att leverera nog energi för att driva det hela systemet, och att ge trådlös dubbelriktad kommunikation till och med människan flå. Således kan den överföra informationen erhållande av nanobiosensoren och motta data från den yttre avläsaren som i sin tur kan konfigurera den inympade elektroniken och läsa de fångna datan.

Det Primat av Nanobiosensoren

Den mest lova lösningen för en effektiv nanobiosensor gäller att använda den electrochemical impedansspektroskopi (EIS)tekniken. EIS föreställer en effektivare metod för att sondera den mellan två ytor rekvisitan av den ändrade elektroden, genom att mäta ändringen i elektronöverföringsmotstånd på elektroden, ytbehandlar tack vare adsorptionen och desorptionen av kemiska eller biologiska molekylar. Flera studier har publicerats på denna betvingar. Det klassiskt att närma sig är ELISANA testar31, baserade på bruket av semiconducting polymrer, och bruket av EIS-tekniken, stundpolystyren (PS) är den typiska isolera polymern som används i biomedicalforskning.

En brett anmäld applikation är glukosbiosensoren32,33,34, som baseras på elektronöverföringen, som uppstår under den enzymatic förminskningen av glukos. Under senare år har flera studier publicerats i denna sätter in, inklusive Patel o.a.35 vem gåva enenzymatic glukosavkännare. Andra intressant studier ges av Huang o.a. (2009), som introducerar en capacitively baserad MEMS-frändskapavkännare för fortlöpande glukosövervakningapplikationer; Teymoori Mir Majid o.a., som beskriver en MEMS för glukos och andra generiska avkännare med medicinska applikationer; och Rodrigues o.a.36, som framkallade en ny cell-baserad biochip som var hängiven till realtidsövervakningen av övergående avloppslvattenar av glukos och syre, genom att använda samlingar av integrerade amperometric microsensors i öppningen och uttaget av en PDMS-cellkammare. En färdig design ges av Rahman o.a.37, som framlägger designen, microfabricationen som paketerar, ytbehandlar functionalization, och in vitro cell-på-en-gå i flisor att testa av ett färdigt electrochemical (ECC) för den fortlöpande amperometric övervakningen av glukos som utför cyklisk voltammetry, den elektriska impedansspektroskopin (EIS) och mikroskopisk undersökning.

Olika exempel av utvecklingen av nanosensors för applikationen i denna sätter in anmälas av Usman Ali o.a38. Här används ZnO Nanowires för en GCM-applikation direkt förbindelse till utfärda utegångsförbud för av en standard låg-ingång MOSFET. Lee o.a.39 design som en böjlig enzym-fri glukosmikro-avkännare med en funktionsduglig elektrod för nanoporous platina på ettkompatibelt HUSDJUR filmar. Goud introducerar40 o.a. ett nanobioelectronic system-på-paketerar (SOP) med en inbyggd glukosavkännare som baseras på kol-nanotubearbeteelektroder. Jining Xie föreslår41 o.a. platina nanoparticle-täckte kolnanotubes för amperometric glukos som biosensing; och Ekanayake beskriver42 o.a. tillverkningen och karakteriseringen av en ny nano-porös polypyrrole (PPy)elektrod och dess applikation i amperometric biosensors, med förhöjda kännetecken för glukosavkänning.

Nanobiotechnology och Nanomedicine

Vetenskaplig Politik och Global Investering

Tillgängligheten av i-vivo biomedicalapparater, liksom den som över beskrivas, anknytas nära till framflyttningar i nanobiotechnology. Nanotechnology förväntas för att ha en for att få effekt på samhälle43: skapa framtida ekonomiska scenarion, stimulerande produktivitet och konkurrensförmåga, konvergerande teknologier och främja ny utbildning och människautveckling. Bevisa av denna for får effekt av nanotechnology kan ses i regerings- investering figurerar för aktiviteter för nanotechnology R+D, lättheter och workforceutbildning. För MedborgareNanotechnology för 2008 US förfråganen för budgeten för Insats för nanotechnology R+D över Federal regering var över miljarden US$1.44 (NNI, 2007). I Europa Programmerar den VIIth Ramen (FP) ska bidrar om €600 miljon per år till nanotechnologyforskning till 2013, med ett extra liknande belopp som ges av individländer. Detta ger Europa en större årlig förbrukning på nanotechnology än Förenta staterna eller Japan44.

I sammanhanget av Europépolitik är N&N ett nyckel- område för Europeiska Kommissionen: VIIthen FP (2007-2013) ger en närmare detalj programmerar för nanosciencesna, nanotechnologiesna, materialen och de nya produktionteknologierna med en budget av €3,475 miljon (10,72% av den VIIth FP slutsummabudgeten). Dessutom flera programmerar närmare detalj är involverad i nanoscaleforskning, och thus ökas den sammanlagda budgeten som investeras i ska nanoactivities, av flera kommande tusentals €millions (Meur) från programmerar efter: Vård- (6 100 Meur); Mat, jordbruk och bioteknik (1 935 Meur); ICT (9 050 Meur) och Energi (2 350 Meur)

Nano-Släkta Legitimationshandlingar och Patent

Flera överblickar och komparativstudier av den världsomspännande utvidgningen av nanopublications och nanopatents är tillgängliga45,46,47. Vetenskapliga legitimationshandlingar och patent i nanotechnologysektoren har fullvuxet exponentially över de sist två årtiondena. Släktingtillväxten numrerar in av ”nano-titel-legitimationshandlingar” i olika bibliographic databaser, dvs. förhöjningen i numrera av ”nano-titel-legitimationshandlingar”, som en proportionera skyler över brister allra har varit dramatisk: om vi tar VetenskapsStämningIndexet som vara representativa allra vetenskaperna (den kemi är albeit något underrepresenterad), växte proportionera av ”nano-titel-legitimationshandlingar” från 1985 till mid-2003 vid omkring 1,2% på en genomsnittlig årlig tillväxttakt av omkring 34%, som hjälpmedlet det har dubblerat varje 2,35 år. Sedan mitt--90-tal som rusa har saktat något till en årlig tillväxttakt av omkring 25% (dubblera varje 3,1 år).48

I 2007 över nanoscience 15.000 och nanotechnology-släkt legitimationshandlingar publicerades, och det finns nu intensiv aktivitet, som hälsningar immateriell rättighet (IP) - äganderätten av innovationer, uppfinningar, idéer och kreativitet - i nanoscalen sätter in. Nanotechnology är ökande förskjutningen in mot enorienterad ekonomi och, så immateriell rättighet är i en placera till förhöjningrikedomskapelsen, tillväxt och utveckling över världen49. Flera rapporter har sökt att kartlägga nano-släkta patent50och figurerar för nanotechnology-släkt IP är häpnadsväckande. I EuropéPatentKontoret per den funktionsdugliga gruppen för nanotechnology (NTWG) skapades i 2003, och 90.000 patent märktes för att klassificera Y01N. Proportionera av nanotechnology patenterar mer än dubblerat mellan mitt--90-tal och miden-2000s (USA 40%, Japan 19% och Tyskland 10%). Kompendiumet av Patenterade data 200751 för rovides för Statistik p jämförbara internationellt på patent.

För 1980 beviljades 250 nanotechnology-släkta patent årligen till universitetar över hela världen, men vid 2003 som detta numrerar, hade ökat veck 16 till 3.993 patent, som har sparats för de byggande kvarteren för grunden, material och bearbetar krävt för att framkalla denna teknologi. US-patentkontoret har mottagit applikationer angående sammansättningen av materien, apparater, apparaturen, system och kontrollerar av nanomaterial och apparater och metoder. detBransch patent fordrar göras för singelnanoscaleinnovationer som kan ha olika applikationer. Således har applikationer identifierats in ha som huvudämne patenterat klassificerar liksom elektricitet, människanödvändigheter, kemi och metallurgy som utför funktioner och transporterar, maskinlära, fysik, fixad konstruktion, tyger och, skyler över brister. För att analysera få effekt på den industriella sektoren, har OECDEN kategoriserat nanotechnologypatent in i sex sätter in av applikation: Elektronik, Optoelectronics, Medicin och bioteknik, Mätningar och fabriks-, Miljö och energi och Nanomaterials.

Som forskningen av Miyazakia52 avslöjde, redogör universitetar för en bestämt stor aktie av forskningen i nanotechnologies (som över hela världen föreställer 70,45% av nanotech-släkt forskning). I detta kompletteras de av offentliga forskningsinstitut (vem kontot för 22,22% av artiklar). Således beräknas det att universitetar rymmer nu 70% av nyckel- nanotechnologypatent. Privat sektor leker en mer inskränkt roll (7,33% av artiklar globalt), men det är en mer framstående spelare i USEN (12,41%). I Asien konkurrerar Japan håll per stark aktie (12,30%) i privat sektor, stunden Sydkorea (8,25%) och till en lesser grad Indien (3,52%) med Japan. I framtiden är nanotechnologyutveckling rimlig att skifta från stora publicly betalade organisationar och universitetar till lilla start-up företag som sökanden att exploatera de tidigare publicly betalade forskningförsöken att frambringa de första reklamfilmapplikationerna, i ett liknande långt till vad vi har bevittnat i bioteknikbranscherna.

ForskningUtmaningar för Nanobiotechnologies

Nanobiotechnology är framkallande ett snabbt område av det vetenskapliga och teknologiska tillfället som ger framflyttningar i livsmedelsindustrin, energin, miljön och medicinen. I nanomedicine finns det en lång räcka av teknologier som kan appliceras till medicinska apparater, material, tillvägagångssätt och behandlingmodaliteter. En mer nära look på nanomedicinen identifierar sådan dyka upp nanomedical tekniker som nanosurgery, silkespappret som iscensätter, nanoparticle-möjliggjord diagnostik och uppsätta som mål drogleverans. Enligt en sakkunnig grupp av Byrån för EuropéMedicinUtvärderingen (EMEA) ägnas majoriteten av strömreklamfilmapplikationer av nanotechnology till medicinen till drogleveransen. Mer ny applikationer av nanotechnology inkluderar silkespapperutbytet, transport över biologiska barriärer, fjärrkontroll av nanoprobes, inbyggda implantable sensoriska nanoelectronic system, och multifunctional kemiskt strukturerar för att uppsätta som mål av sjukdomen. Således kan nanobiotechnology ge inte precis miniatyriseringen av implantable biomedicalapparater (microfluidics, microelectronics, etc.) men också pålitliga multifunctional samlingar för sjukdomupptäckt. Det finns inte antagligen något bättre exempel av den teknologiska konvergensen av debesegra (miniatyrisering) och för botten-upp (designen och skapelsen av nytt funktionellt strukturerar), strategierna, som sökanden peka av equilibrium var teknologiska framflyttningar och marknadsför begäranstyrkameet.

Slutligen har det argumenterats att strömnanoscaleforskning avslöjer ingen detalj mönstrar och grader av interdisciplinarity och att dess påtagliga multidisciplinarity består av olika, i hög grad mono-disciplinärt sätter in som är ganska unrelated till varje annat, och som har lite mer i allmänning än ”det nano” prefixet 48. På detta peka, uppstår diskussionen angående den avbrutna eller ökande naturen av nanotechnologystyrkan i den processaa innovation- och teknologiöverföringen. Baserat på det empiriska rönet av granskningen som föras av Nikulainen och Palmberg53, verkar det att, på ögonblicket, det inte finns något behov för släkta insatser för nano-närmare detalj teknologiöverföring. Denna avslutning kan icke desto mindre måste att återbesökas, om nanotechnology blir mer radikal och avbruten. I Dag är kemister som framkallar droger, reaktorer och katalysatorer funktionsdugliga på nanoscalen, som de har för många år, även om de ser enkelt till deras arbete som kemi. Bestämt behöver makthavande personer att ta in i relevant miljö- för konto, vård- och säkerhet utfärdar, genom att ställa in normal och att genomföra reglemente att göra diffusionen av nanotechnology lättare.

Avslutningar och FinalRekommendationer

I detta pappers- designen av en generiska i-vivo som den implantable biomedicalapparaten som är kapabel av att avkänna ingången, värderar för riktade koncentrationer (dvs. upptäckt av glukos jämnar) har framlagts. Givet rusa som sockersjuka på burk spridning och förbättringarna, som är möjligheten i dess diagnos, och kontrollerar, med, om visare-fria system är tillgängliga, planläggs den medicinska apparaten som introduceras i detta pappers-, för att ne ett enormt marknadsför över de nästa få åren. Dessutom när de hela värderar, kedja betalas publicly, detta hjälpmedel som målen av teknologiöverföringen från universitetar till bransch och de sociala returna på den offentliga investeringen har fullständigt realiserats. Således modellerar ett lyckat för forskning, kan innovation- och teknologiöverföringen introduceras till ett särskilt scenario typified av konvergensen av teknologier och discipliner såväl som av konvergensen av olika insats-hållare som kombinerar tekniker från forskningscentra, sjukhus, marknadsför, centrerar politik och medborgare som väl.

Den färdiga överblicken förutsatt att här av värdera kedjar av forskning, och teknologiöverföringen bearbetar viktig betydelsen av en allmänningram som tvärvetenskapliga lag och organisationar kan fungera i tillsammans riktat av beslutsamt vetenskapligt ledarskap. I detta specifika fall har Avdelningen av Elektronik på Universitetar av Barcelona haft den total- laddningen av forskning- och commercializationaktiviteterna. Den resulterande biomedicalapparaten nano-möjliggöras i en dubbelavkänning: när miniaturizing systemet (fluidics som är elektronisk, energiautonomi) och när nytt funktionellt strukturerar, var inklusive (nanobiosensors som framkallas av IBECEN). CIBEREN-DEM sammanfogar värdera kedjar när klinisk forskning och commercializationen är ansedda. Stilla en dyka upp teknologi, ska arbetet för framtid uppsätta som mål det ASIC med en samling av nanobiosensors med olikt, och det ska definierar konfigurationen av mätningsmetoden. Varje ska samling är van vid avkänner en specifik typ av för att uppsätta som mål, och det ska multiplexöverförde systemet är van vid analyserar varje samling som fokuserar på en detalj, uppsätta som mål. Därefter bästa besegra att närma sig genom att använda nanoengineering, och nanofabrication och botten att närma sig upp genom att använda supramolecular kemi kan ny diagnostik för jordbruksprodukter som ska fokuserar mer och mer på att leverera en personifierad lösning som baserades på analysen av samlingdata i real-time, och var anslå och att applicera detta beslut för att leverera en automatiserad terapi (theranostics).

Avslutningsvis är illviljan den något inskränkt tillgängligheten av information som diskuterar säkerheten av medicinska nanomaterials, den framlade fallhistorien i detta pappers-, en klar demonstration av hur man förstärker förbindelserna mellan vetenskapsgemenskapen, sjukhusen och branschen. De processaa beskrev erbjudandena som en effektiv metod för att utföra experimenterar på stort, testar, och kliniska lättheter, inom en innovativ ram, som tar fördel av nytt vetenskapligt, bearbetar och upptäckter. Biomedicalapparater föreställer en strategisk vågspel inför framtiden av Spanien vetenskapliga och teknologiska politikområden, som de sökanden accelererade ekonomisk tillväxt inom detbaserade samhället. På så sätt landets kan regioner förstärka knyta kontakt anknyter mellan deras R&D-medel - vetenskap och teknologi parkerar, institut, och forskning centrerar, sjukhus, teknologiplattformar och kuvöser - som de undersöker och konfronterar det nya vetenskapligt och marknadsför utmaningar som framläggas av nanotechvetenskaperna om olika organismers beskaffenhet.


Hänvisar till

  1. Fuji-Keizai USA, 2007. Marknadsföra Över hela världen Forskning: denBaserade Produkten Marknadsför och den AffärsTillfälle-Strömmen & FramtidsFramtidsutsikten.
  2. E.Ghafar-Zadeh E., M.Sawan, M., 2008. In Mot den Fullständigt Inbyggda Baserade Kapacitiva Avkännaren för CMOS för Labb-på-Gå i flisor Applikationer. LandskampSeminarium på Medicinska Mätningar och Applikationer. 9 (10), 77-80.
  3. Barretino D., 2006. Planlägg överväganden och nya framflyttningar i CMOS-baserade microsystems för peka-av-omsorg klinisk diagnostik. Förfaranden av den IEEE LandskampSymposiumen Går runt på och System, 4362-4365.
  4. Visiongain Ltd., 2010. acceded http://www.visiongain.com/Report/453/World-Diabetes-Market-Analysis-2010-2025 (: 4-14-2010)
  5. Mansfield E., 1991. Akademisk forskning och industriell innovation. ForskningPolitik 20, 1-12.
  6. Sadik O.A., Aluoch, A O., Zhou, A., 2009. Status av biomolecular erkännande genom att använda electrochemical tekniker. Biosensors och Bioelectronics 24, 2749-2765.
  7. Nim Choi, H., Hoon Han, J., Parkerar, A., Mi Lee, J., Segra-Yong, L., 2007. Den Amperometric GlukosBiosensoren som Baseras på GlukosOxidasen Encapsulated i KolNanotube-Titania-Nafion Komposit, Filmar på den Platinized Glas- KolElektroden. Electroanalysis 19 (17), 1757-1763.
  8. Erdem A., Karadeniz, H., Caliskan, A., 2009. Singel-Walled Ändrade GrafitElektroder för Kol Nanotubes för Electrochemical Övervakning av Nucleis Syror och Biomolecular Växelverkan. Electroanalysis 21 (3-5), 461-471.
  9. Wang J., 2008. I - vivo glukosövervakning: In Mot ”Avkänning och Agera” återkoppling-kretsar individualized medicinska system”, Talanta 75, 636-641.
  10. Rub A., Rahman, A., Justin, G., Guiseppi-Elie, A., 2009. In Mot en implantable biochip för glukos- och laktatövervakning som använder microdiscelektrodsamlingar (MDEAs). Biomed Microdevices 11, 75-85. DOI 10.1007/s10544-008-9211-6
  11. Steeves C.A., Barn, Y.L., Liu, Z., Bapat, A., Bhalerao, K., Soboyejo, A.B.O., Soboyejo, W.O., 2007. Membrantjockleksdesign av implantable bio-MEMS avkännare för i-situ övervakning av blod flor. Föra Journal över av MaterialVetenskap: Material i Medicin 18, 25-37. DOI 10.1007/s10856-006-0659-8
  12. Hassibi A., Lee, T.H., 2006. En Programmerbar 0.18-µm CMOS Electrochemical AvkännareMicroarray för Biomolecular Upptäckt. IEEE Avkännare Förar Journal över 6 (6), 1380-1388.
  13. Strand R.D., Conlan, R.W., Godwin, M.C., Moussy, F., 2005. In Mot för vivo för Miniatyr som ett Implantable In - System för Övervakning Telemetry Dynamiskt Är Configurable som en Potentiostat eller en Galvanostat för Två och Tre-Elektrod Biosensors. IEEE Tran. På Instrumentation och Mätning 54 (1), 61-72.
  14. Gosselin B., Sawan, M., 2008. Ultra en potentiell avkännare för låg-driva CMOS-handling. Förfaranden av den IEEE LandskampSymposiumen Går runt på och System, 2733-2736.
  15. Zierhofer C.M., Hachmair, E.S., 1996. Geometriskt att närma sig för att koppla ihop förbättring av magnetiskt förbundna spolar. IEEE Tran. På Biomedicalen som Iscensätter 43, 708-714.
  16. Sawan M., Yamu, H., Coulombe, J., 2005. Smart implantat för Radio som är hängivna till den multichannel övervakning och microstimulationen. IEEE Går runt och SystemTidskrift 5, 21-39.
  17. Sauer C., Stanacevic, M., Cauwenberhs, G., Thakor, N., 2005. Driva plockningen och telemetry i CMOS för inympade apparater. IEEE Transl. på Går runt och System 52 (12), 2605-2613.
  18. Li Y., Liu, J., 2005. En transponder för 13.56MHz RFID bekläda-avslutar med applicerat laddar modulering, och går runt denklämma fast tillrättaren för spänning. Den IEEE LandskampSymposiumen Går runt på och System, 5095-5098.
  19. Myny K., Skåpbil Winckel, S., Steudel, S., Vicca, P., De Jonge, S., Beenhakkers, M.J., Sele, C.W., skåpbil Aerle, N.A.J.M., Gelink, G.H., Genoe, J., Heremans, P., 2008. Enkopplad ihop 64b som organiska RFID märker Att Fungera på 13,56MHz med data, klassar av den Halvledar- Landskampen för 787b/s. IEEE Går runt Konferens, 290-614.
  20. Levrat blod A., Chakrabartty, S., Pal, S., Alocilja, E., 2006. Mång--kanalisera femtoampere-känslighet en conductometric samling för biosensing applikationer. 28th IEEE som Iscensätter i Medicin och BiologiVetenskapsKonferens, 6489-6492.
  21. Haider M.R., Islam, S.K., Zhang, M., 2007. Endriva som bearbetar enheten för in - vivo övervakning och överföringen av avkännaren signalerar. Avkännare & Omformare Förar Journal över 84 (10), 1625-1632.
  22. Wolpert H.A., 2007. Bruk av fortlöpande glukosövervakning i upptäckten och förhindrandet av hypoglycemiaen. Föra Journal över av SockersjukaVetenskap och Teknologi 11 (1), 146-150.
  23. Newman J.D., Drejare, A.P.F., 2005. Hem- blodglukosbiosensors: ett reklamfilmperspektiv. Biosensors och Bioelectronic 20, 2435-2453.
  24. Frost M., Meyerhoff, M.E., 2006. I - vivo Kemiska Avkännare: Grejer Biocompatibility. Analytisk Kemi 78 (21), 7370-7377.
  25. Jung M.W., Kim, D.W., Jeong, R.A., Kim, H.C., 2004. Visare-Typ Mång--Elektrod Samling som Fabriceras av MEMS-Teknologi för det Hypodermatiska Fortlöpande GlukosÖvervakningSystemet. Förfaranden av LandskampKonferensen av EMBS, 1987-1989.
  26. Zimmermann S., Fienbork, D., Stoeber, B., Flundror, A.W., Liepmann, D., 2003. Enbaserad glukos övervakar: fabricering på enjämn användande i-apparat enzymimmobilization. Proc.Internatioal-Konferens på Halvledar- Avkännare, Utlösare och Microsystems, 99-102.
  27. Kim Y.T., Kim, Y-. - Y., Jun, C. - H., 1999. denFormade glukosavkännaren med mång--cellen elektroden som by fabriceras, ytbehandlar micromachining. Proc. KRYDDAN Design, testar, och Microfabrication av MEMS och MOEMS 3680, 924-930.
  28. Lin Solbränna, E., Pereles, B.D., Horton, B., Shao, R., Zourob, M., GheeOng, K., 2008. Implantable Biosensors för Real-time Anstränger och Pressar Övervakning. Avkännare 8, .6396-6406.
  29. Lin Y., Su, M., Chen, S., Wang, S., Lin, C., Chen, H., 2007. En studie av allestädes närvarande övervakar med RFID i ett gammalare vårdhem. IEEE LandskampKonferens på Multimedior och Allestädes närvarande Iscensätta.
  30. Tesoriero R., Gallus, J.A., Lozano, M., Penichet, V.M.R., 2008. Använda aktiv- och för passivum RFID teknologi för att stötta det inomhus läge-medvetna systemet. IEEE Transl. på KonsumentElektronik 54 (2), 578-583.
  31. Cantarero L.A., Betjänt, J.E., Osborne, J.W., 1980. De adsorptive kännetecknen av proteiner för polystyren och deras signifikans fast-arrangerar gradvis in immunoassays. Analt. Biochem. 105 375-382.
  32. Hiller M., Kranz, C., Huber, J., Bauerle, P., Schuhmann, W., 1996. Amperometric biosensors som produceras av immobilization av redoxenzym på denändrade elektroden, ytbehandlar. Adv. Mater. 8 219-222.
  33. Kros A., Skåpbil Hovell, W.F.M., Sommerdijk, N.A.J.M., Nolte, R.J.M., 2001. Poly (3, thylenedioxythiophene 4) - baserade glukosbiosensors. Adv. Mater. 13 1555-1557.
  34. Fiorito P.A., De Torresi, S.I.C., 2001. Bevattnar den amperometric biosensoren för Glukos som baseras på co-immobilizationen av glukos (Gox)oxidasen, och ferrocene i poly (pyrrole) som frambrings från ethanol/, blandningar. J. Braz. Chem. Soc. 12 729-733.
  35. Patel J.N., Kaminska, B., Grå färg, B., Utfärda utegångsförbud för, B.D., 2007. Electro-Enzymatic GlukosAvkännare genom Att Använda Hybrid- den Processaa PolymerFabriceringen. Elektronik Går runt och System, LandskampKonferens för ICECS 2007-14th IEEE, 403-406.
  36. Rodrigues N.P., Kimura, H., Sakai, Y., Fujii, T., 2007. Cell-Baserad Microfluidic Biochip för Electrochemical RealtidsÖvervakning av Glukos och Syre, Halvledar- Avkännare-, Utlösar- och MicrosystemsKonferens, 843-846.
  37. Rahman A.R.A., Justin, G., Guiseppi-Wilson, A., Guiseppi-Elie, A., 2009. Fabricering och Paketera av en DubbelAvkännande Electrochemical Biotransducer för Glukos och Laktat som är Användbara i Intramuscular Physiologic StatusÖvervakning. Avkännare Förar Journal över, IEEE Volym 9 (12), 1856-1863.
  38. Usman Ali, S.M., Nur, O., Willander, M., Danielsson, B., 2009. GlukosUpptäckt med en ReklamfilmMOSFET som använder en ZnO Fördjupade Nanowires, Utfärda utegångsförbud för. IEEE Transaktioner på Nanotechnology 8 (6), 678-683.
  39. Lee Y.J., Kim, J.D., Parkerar, J.Y., 2009. Fri glukosmikro-avkännare för Böjligt enzym för fortlöpande övervakningapplikationer. Halvledar- Avkännare-, Utlösar- och MicrosystemsKonferens-OMFORMARE 2009, 1806-1809.
  40. Goud J.D., Raj, P.M., Jin Liu, Narayan, R., Iyer, M., Tummala, R., 2007. Electrochemical Biosensors och Microfluidics i Organiskt System-på-Paketerar Teknologi. Förfaranden av de Elektroniska Delarna och Teknologin Conference-ECTC2007, 1550-1555.
  41. Jining Xie, Shouyan Wang, Aryasomayajula, L., Varadan, V.K., 2007. Materiella och electrochemical studier av platina nanoparticle-täckte kolnanotubes för biosensing. Nanotechnology 2007. IEEE-NANO2007 1077-1080.
  42. Ekanayake E.M.I., Preethichandra, D.M.G., Kaneto, K., 2007. Fabricering och karakterisering av nano-strukturerade föra polymerelektroder för glukosbiosensorapplikationer. Industriellt och Information Systems-ICIIS2007, 63 - 66.
  43. Roco M.C., Bainbridge W.S., 2005. Sociala implikationer av nanosciencen och nanotechnology: Maximera människa gynna. Föra Journal över av NanoparticleForskning 7, 1-13.
  44. Swarup A., 2007. Hur Ska Nanotech Biljettpris i Europa?. http://sciencecareers. sciencemag.org/career_development/previous_issues/articles/2007_09_21/caredit_a0700136
  45. Heinze T., 2004. Nanoscience och Nanotechnology i Europa: Analys av Publikationer och inklusive Jämförelser för PatentApplikationer med Förenta staterna. NanotechnologyLag & Affär 1 (4), artikel 10.
  46. Braun T. Schubert, A., Zsindely, S., 1997. Nanoscience och nanotechnology på balansera. Scientometrics 38 (2), 321.
  47. Hullmann A., Meyer, M., 2003. Publikationer och Patent i Nanotechnology: En Överblick av Föregående Studier och det Statligt - av - - konsten. Scientometrics 58, 507.
  48. Schummer J., 2004. Multidisciplinarity interdisciplinarity, och mönstrar av forskningsamarbete i nanoscience och nanotechnology. Scientometrics 59 (3), 425-465.
  49. Aditeya Singh K., 2007. Immateriell rättighet i NanotechnologyEkonomin: trender patent landskap och utmaningarna. Institut av Nanotechnology, STORBRITANNIEN
  50. Scheu M. Veefkind, V., Verbandt, Y., Molina Galan, E., Absaloma, R., Förster, W., 2006. Kartlägga nanotechnologypatent: EPOEN att närma sig. Patenterad Information 28 (3), 204-211, doi om Värld: 10.1016/j.wpi.2006.03.005
  51. Dernis H., 2007. Kompendium av Patenterad Statistik 2007. STI OECD Paris, www.oecd.org/sti/ipr-statistics
  52. Miyazaki K., Islam, N., 2007. Nanotechnologysystem av innovation-Enanalys av bransch- och den akademiska världenforskningaktiviteter. Technovation 27 (11), 661-675.
  53. Nikulainen T., Palmberg C., 2010. Överföring vetenskap-baserade av teknologier bransch-nanotechnology gör en skillnad?. Technovation 30, 3-11.

Ta Copyrightt på AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:48

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit