Nanosenzori

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Nanosenzorii sunt senzori, naturali sau artificiali, capabili să aducă informații din lumea nanometrică în lumea macroscopică. Această abilitate este dată de faptul că au dimensiuni și timpi caracteristici scalelor nanometrice și subcelulare. În prezent, nanosenzorii sunt utilizați în principal în scopuri medicale ( nanomedicină ) [1] , dar sunt, de asemenea, în curs de dezvoltare pentru a fi baza computerelor / roboților care lucrează la nano-scară.

Metode de producție

În general, nanosenzorii pot fi produși cu două metodologii diferite: litografie de sus în jos și autoasamblare de jos în sus . [2] .

Litografie de sus în jos

Litografia top-down (link lithography) este metoda prin care sunt fabricate majoritatea circuitelor integrate exploatate în electronică. Metoda constă în pornirea de la un material în vrac (de obicei anorganic) și saparea acestuia în puncte specifice prin tehnici opto-chimice, până la obținerea formelor dorite.

Ansamblu de jos în sus

O a doua modalitate de producere a nanosenzorilor este prin metoda de auto-asamblare de jos în sus, care exploatează tendința moleculelor (sau a unor părți ale acestora) similare între ele de a atrage spontan și de a forma structuri organizate de un ordin superior. Este o metodă pe scară largă utilizată în câmpul biomedical, în special pornind de la molecule amfifile care tind să aranjeze părțile polare și apolare astfel încât să formeze suprastructuri numite micele .

(A) Un exemplu de moleculă de ADN utilizat ca starter pentru auto-asamblare mai largă. (B) O imagine de microscop cu energie atomică a unei rețele nanometrice auto-asamblabile. O „cărămidă” ADN se adună într-o nanogrid ADN bidimensional.

Nanosenzori naturali

Cei mai comuni nanosenzori naturali sunt receptorii naturali pentru stimuli externi. De exemplu, capacitatea olfactivă exploatează receptori care percep molecule nanometrice. Unele plante, pe de altă parte, folosesc nanosenzori pentru a percepe lumina soarelui. Diversi pești folosesc nanosenzori pentru a simți vibrațiile în apă, în timp ce multe insecte le folosesc pentru a simți feromonii. [3] [4] .

Nanosenzori artificiali

Camp medical

Nanosenzorii sunt utilizați în domeniul medical, mai ales pentru capacitatea lor de a identifica și monitoriza cu precizie anumite țesuturi sau celule unice ale corpului uman, studiind proprietățile lor electrice și optice. Acest lucru este posibil datorită faptului că nanosenzorii sunt capabili să măsoare orice fluctuații ale proprietăților standard ale celulelor, cum ar fi: modificări de volum și concentrație, deplasare, viteză, forțe gravitaționale, electrice și magnetice, presiune și temperatură. În plus, nanosenzorii sunt capabili să distingă și să recunoască diferite tipuri de celule, inclusiv celulele canceroase [2] , ceea ce le face de mare interes și în domeniul oncologic. În plus, nanosenzorii sunt capabili să comunice aceste fluctuații în timp real, motiv pentru care sunt interesante pentru livrarea medicamentului prin dispozitive in vivo. Un tip particular de nanosenzor este, de exemplu, LOC [5] , adică „ Lab-On-A-Chip ”, care exploatează principiile microfluidodinamicii pentru a studia semnalele emise de celule unice sau orice fluctuații ale proprietăților lor. De exemplu, au fost create lentile de contact care conțin un nanosenzor care monitorizează presiunea intraoculară și care, datorită unei conexiuni Wi-Fi, avertizează un computer în cazul în care crește prea mult.

Senzori de imagistică

Un exemplu de utilizare a nanosenzorilor se referă la proprietățile imagistice . De fapt, este posibil să se exploateze anumite nanoparticule, numite puncte cuantice , care, în anumite condiții alese de operator, sunt capabile să emită fluorescență și, prin urmare, ar putea permite detectarea unei tumori sau a unor întinderi particulare de ADN.

Senzori de glucoză

Au fost creați nanosenzori in vivo care pot monitoriza nivelul glicemiei în timp real . Acest lucru ar permite, de asemenea, transmiterea informațiilor obținute de nanosenzor către un dispozitiv in vivo capabil să livreze imediat insulină în organism [6] [4] .

Vizualizatori de părți anatomice greu accesibile

În medicina clasică, metodele de monitorizare și vizualizare a părților interne ale corpului sunt foarte dureroase și necesită utilizarea, cel puțin ușoară, a sedativelor. Gândiți-vă, de exemplu, la invazivitatea unei colonoscopii , a unei gastroscopii sau a unei endoscopii . Din acest motiv, sunt studiați nanosenzorii care oferă aceleași posibilități de vizualizare, dar care sunt pur și simplu înghițite sub formă de capsulă sau injectabile direct în sânge. Acești nanosenzori, odată ce scopul lor este terminat, pot fi expulzați în mod natural din corp sau pot fi ancorați permanent de țesuturi în cazul în care doriți să le reactivați mai târziu. [7]

Nanosenzori neuronali

LOC-urile pot fi, de asemenea, aplicate neuronilor, astfel încât să poată urmări semnalele electrice în timp ce călătoresc prin axoni și nervi. Acest lucru poate fi deosebit de util, de exemplu, pentru a înțelege unde se oprește semnalul electric în cazul deteriorării neurologice severe.

Alte sectoare

Senzori pentru metal

Senzorii fluorescenți cu sensibilitate specifică pentru Fe, Cr, Hg sunt în studiu ... [3] [8]

Descoperirea poluanților

Evident, aceleași tehnologii pot fi folosite pentru descoperirea substanțelor sau a poluanților în mediu [9]

Nanosenzori pentru vizualizarea unui plasmon de suprafață localizat [10]

Notă

  1. ^ Aplicarea tehnologiilor avansate de micro și nano în proiectarea sistemelor bio-robotice Arhivat 5 iulie 2008 la Internet Archive .
  2. ^ Foster LE., Nanotehnologie medicală: știință, inovație și oportunitate , în râul Upper Saddle: Pearson Education , 2006, ISBN 0-13-192756-6 .
  3. ^ a b Lee MH, Wu JS, Lee JW, Jung JH, Kim JS, Chemosensor foarte sensibil și selectiv pentru Hg2 + bazat pe fluoroforul rodaminei, Org Lett. 2007 21 iunie; 9 (13): 2501-4. Epub 2007 26 mai
  4. ^ a b Ratner MA, Ratner D, Ratner M., Nanotehnologie: O introducere blândă la următoarea idee mare , în râul Upper Saddle: Prentice Hall , 2003, ISBN 0-13-101400-5 .
  5. ^ Diagnostic prin nanoștiință ( PDF ) [ link broken ] , pe scientattiva.eu .
  6. ^ Hitomi Takanaga, Bhavna Chaudhuri și Wolf B. Frommer, GLUT1 și GLUT9 ca principalii contribuitori la influxul de glucoză în celulele HEPG2 identificate printr-un senzor de glucoză FRAM intramolecular de înaltă sensibilitate, Biochim Biophys Acta. 2008 aprilie; 1778 (4): 1091-1099
  7. ^ Diagnostic prin nanotehnologie ( PDF ) [ link broken ] , pe scientattiva.eu .
  8. ^ Mao J, Wang L, Dou W, Tang X, Yan Y, Liu W., Tuning selectivity of two chemosensors to Fe (III) and Cr (III), Org Lett. 2007 Oct 25; 9 (22): 4567 -70. Epub 2007 27 sept
  9. ^ Amanda J. Haes, Richard P. Van Duyne ,, Biosenzori optici la scară nano bazată pe spectroscopie de rezonanță plasmonică de suprafață localizată ,, în Proc. Of SPIE , 5221 ,, pp. 47-58, [1] .
  10. ^ Nazem A, Mansoori GA. ,, Soluții nanotehnologice pentru boala Alzheimer: progrese în instrumentele de cercetare, metodele de diagnostic și agenții terapeutici. , în J Alzheimers Dis. , 13 (2) ,, pp. 199-223,.

Elemente conexe

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanosensori&oldid=116355613 ”