生物分析

第二个领域的研究纳米是开发新的诊断工具。动机工作范围从基本的生物医学研究的单个基因或细胞即时申请健康交付服务。与进步分子生物学现在,诊断工作侧重于检测特定的生物”签名。“这些分析被称为生物。例子包括研究,以确定哪些基因是活跃在特定疾病或回应药物治疗。一般的方法是将荧光染料分子目标生物分子以揭示他们的浓度。

另一种方法来使用生物半导体纳米粒子,如硒化镉,发出特定波长的光取决于它们的大小。转化粒子可以标记不同的受体,广泛的不同的颜色标记比可以区分可用染料分子。的退化避免重复激发的荧光染料。此外,各种尺寸的粒子封装在乳胶珠子及其产生的波长读起来像条形码。这种方法,虽然仍在探索阶段,将允许一个巨大数量的生物不同的标签。

另一个生物的纳米技术变体是将一半的单链互补DNA片段的基因序列检测一组黄金粒子和另外一半的黄金颗粒。当感兴趣的材料出现在一个解决方案,这两个附件导致黄金球结块,提供一个大型光学性质的变化,可以看到色彩的解决方案。如果两个序列的部分不匹配,不聚集不会发生和变化将被观察到。

方法不涉及光学检测技术与纳米粒子也被探索。例如,磁性纳米颗粒可以被附加到抗体,进而识别和连接到特定的生物分子。然后磁性粒子作为标签和“把手”通过磁场可用于混合、提取、识别连接生物分子在微升或nanolitre-sized样本。例如,磁性纳米颗粒保持磁化为单个域的重要时期,这使他们保持一致和检测磁场。特别是,附加antibody-magnetic-nanoparticle组合旋转缓慢,给人一种独特的磁信号。相比之下,磁标记的抗体不附着在生物材料被发现旋转更快,所以不给相同的独特的信号。

微流控系统或“片上实验室”已经发展的生化检测微小样品。通常死记硬背大量的电子和机械部件成便携式单位不超过一个信用卡进行快速分析,它们是特别有用。虽然这些微流控系统主要运行在微尺度(即上百万分之一米),纳米技术提供了新的概念和在未来将扮演越来越重要的角色。例如,分离DNA对熵的影响十分敏感,如熵需要展开给定长度的DNA。一种新的分离方法可以利用DNA通过纳米阵列的帖子或渠道不同长度的DNA分子会以不同的速度展开。

其他研究人员专注于检测信号变化nanometre-wide DNA链穿过纳米孔。早期研究用毛孔打孔膜的病毒;人工纳米孔也被测试。通过应用一个电势跨膜在液体中细胞提取DNA,离子电流的变化可以作为不同的重复测量的基本单位分子通过毛孔。基于纳米技术的进步在整个生物分析领域显然会影响卫生保健在许多方面,从早期检测,快速的临床分析,和家庭监控分子生物学的新理解,会战胜疾病的治疗方法。

辅助设备和组织工程

另一个生物医学纳米技术的应用包括辅助设备丢失或缺少某些人自然的能力。例如,研究人员希望设计视网膜植入物要让有视觉障碍的人(个人。光电探测器阵列的概念植入芯片从视网膜到大脑传递信号通过视神经。有意义的空间信息,即使只有一个基本的水平,将是很大的帮助盲目的。这样的研究说明了混合动力系统设计的巨大的挑战,在无机设备和生物系统之间的接口。

密切相关的研究涉及到植入纳米脑组织神经探针来激活和控制运动功能。这需要有效和稳定的“线路”许多电极的神经元。这是令人兴奋的,因为控制马达削弱个体的复苏的可能性。研究采用神经刺激受损脊髓通过电信号演示了一些运动的回归。研究人员也在寻求方法来协助骨的再生和愈合,皮肤和软骨,发展合成生物相容性和生物可降解与纳米尺度的孔隙结构,将作为再生模板特定组织而提供协助修复过程的化学物质。在更复杂的水平,研究人员希望有一天能够构建纳米级或微型机器可以修复,协助或取代复杂的器官。

分子电子学

使用分子的电子设备是由马克·拉特纳西北大学和Avi艾维瑞姆IBM早在1970年代,但适当的纳米技术工具才可用的21世纪。连接分子一半几纳米的纳米宽,长仍然是一个重大挑战,和了解电气运输通过单分子只是开始出现。一些团体已经能够证明分子开关,例如,很可能被用于计算机内存或逻辑数组。当前的研究领域包括指导分子的选择机制、分子组装成纳米级盖茨架构,三端分子transistor-like行为。更激进的方法包括DNA计算,单链DNA上硅芯片将编码所有可能的变量值和互补链的交互可用于并行处理的方法来找到解决方案。面积与分子电子学是有机薄膜晶体管光发射器,承诺新的应用,如视频显示,可以推出壁纸和柔性电子报纸。