stringtranslate.com

Нанобиотехнология

Нанобиотехнология , бионанотехнология и нанобиология — это термины, которые относятся к пересечению нанотехнологии и биологии . [1] Учитывая, что эта тема появилась совсем недавно, бионанотехнология и нанобиотехнология служат общими терминами для различных родственных технологий.

Эта дисциплина помогает указать на слияние биологических исследований с различными областями нанотехнологий. Концепции, которые расширяются с помощью нанобиологии, включают: наноустройства (такие как биологические машины ), наночастицы и наномасштабные явления, которые происходят в рамках дисциплины нанотехнологий. Этот технический подход к биологии позволяет ученым представлять и создавать системы, которые могут быть использованы для биологических исследований. Биологически вдохновленная нанотехнология использует биологические системы в качестве вдохновения для технологий, которые еще не созданы. [2] Однако, как и в случае с нанотехнологиями и биотехнологиями , с бионанотехнологией связано много потенциальных этических проблем .

Рибосома — это биологическая машина .

Наиболее важные цели, которые часто встречаются в нанобиологии, включают применение наноинструментов к соответствующим медицинским/биологическим проблемам и совершенствование этих приложений. Разработка новых инструментов, таких как пептоидные нанолисты , для медицинских и биологических целей является еще одной основной целью в нанотехнологии. Новые наноинструменты часто создаются путем совершенствования приложений наноинструментов, которые уже используются. Визуализация нативных биомолекул , биологических мембран и тканей также является основной темой для исследователей нанобиологии. Другие темы, касающиеся нанобиологии, включают использование консольных массивов датчиков и применение нанофотоники для управления молекулярными процессами в живых клетках. [3]

В последнее время большой интерес вызывает использование микроорганизмов для синтеза функциональных наночастиц. Микроорганизмы могут изменять степень окисления металлов. [ необходима цитата ] Эти микробные процессы открыли для нас новые возможности для исследования новых приложений, например, биосинтеза металлических наноматериалов. В отличие от химических и физических методов, микробные процессы синтеза наноматериалов могут быть достигнуты в водной фазе в щадящих и экологически безопасных условиях. Этот подход стал привлекательным направлением в современных исследованиях зеленой бионанотехнологии в направлении устойчивого развития. [4]

Терминология

Термины часто используются взаимозаменяемо. Однако, когда предполагается различие, оно основано на том, сосредоточено ли внимание на применении биологических идей или на изучении биологии с помощью нанотехнологий. Бионанотехнология в целом относится к изучению того, как цели нанотехнологий могут быть направлены на изучение того, как работают биологические «машины» и адаптация этих биологических мотивов для улучшения существующих нанотехнологий или создания новых. [5] [6] Нанобиотехнология, с другой стороны, относится к способам, которыми нанотехнологии используются для создания устройств для изучения биологических систем. [7]

Другими словами, нанобиотехнология по сути является миниатюризированной биотехнологией , тогда как бионанотехнология является конкретным применением нанотехнологии. Например, ДНК-нанотехнология или клеточная инженерия будут классифицированы как бионанотехнология, поскольку они подразумевают работу с биомолекулами в наномасштабе. И наоборот, многие новые медицинские технологии, включающие наночастицы в качестве систем доставки или датчиков, будут примерами нанобиотехнологии, поскольку они подразумевают использование нанотехнологии для продвижения целей биологии.

Определения, перечисленные выше, будут использоваться всякий раз, когда в этой статье будет проводиться различие между нанобио и бионано. Однако, учитывая перекрывающееся использование терминов в современном языке, может потребоваться оценка отдельных технологий, чтобы определить, какой термин более подходит. Таким образом, их лучше обсуждать параллельно.

Концепции

Кинезин , идущий по микротрубочке . Это молекулярная биологическая машина , которая использует динамику домена белка в наномасштабах.

Большинство научных концепций в бионанотехнологии заимствованы из других областей. Биохимические принципы, которые используются для понимания материальных свойств биологических систем, являются центральными в бионанотехнологии, поскольку эти же принципы должны использоваться для создания новых технологий. Свойства материалов и области применения, изучаемые в бионанонауке, включают механические свойства (например, деформация, адгезия, разрушение), электрические/электронные свойства (например, электромеханическая стимуляция, конденсаторы , накопители энергии/батареи), оптические (например, поглощение, люминесценция , фотохимия ), термические (например, термомутабильность, терморегулирование), биологические (например, как клетки взаимодействуют с наноматериалами, молекулярные изъяны/дефекты, биосенсорика, биологические механизмы, такие как механосенсорика ), нанонауку о болезнях (например, генетические заболевания, рак, отказ органов/тканей), а также биологические вычисления (например, ДНК-вычисления ) и сельское хозяйство (целевая доставка пестицидов, гормонов и удобрений. [8] [9] [10] [11] Влияние бионанонауки, достигнутое посредством структурного и механистического анализа биологических процессов в наномасштабе, заключается в их переводе в синтетические и технологические приложения с помощью нанотехнологий.

Нанобиотехнология берет большую часть своих основ из нанотехнологии. [ необходимо уточнение ] Большинство устройств, разработанных для нанобиотехнологического использования, напрямую основаны на других существующих нанотехнологиях. [ необходимо цитирование ] Нанобиотехнология часто используется для описания пересекающихся междисциплинарных видов деятельности, связанных с биосенсорами , особенно там, где сходятся фотоника , химия, биология, биофизика , наномедицина и инженерия. Измерение в биологии с использованием волноводных методов, таких как двухполяризационная интерферометрия , является еще одним примером.

Приложения

Приложения бионанотехнологии чрезвычайно широко распространены. Если это различие сохраняется, то нанобиотехнология гораздо более распространена, поскольку она просто предоставляет больше инструментов для изучения биологии. Бионанотехнология, с другой стороны, обещает воссоздать биологические механизмы и пути в форме, которая будет полезна и в других отношениях.

Наномедицина

Наномедицина — это область медицинской науки, сфера применения которой расширяется.

Наноботы

Область включает в себя нанороботов и биологические машины , которые представляют собой очень полезный инструмент для развития этой области знаний. За последние годы исследователи внесли много улучшений в различные устройства и системы, необходимые для разработки функциональных нанороботов, такие как движение и магнитное наведение. [12] [13] Это предполагает новый способ лечения и борьбы с такими заболеваниями, как рак; благодаря нанороботам побочные эффекты химиотерапии могут контролироваться, уменьшаться и даже устраняться, поэтому через несколько лет больным раком может быть предложена альтернатива для лечения таких заболеваний вместо химиотерапии, [ требуется ссылка ] которая вызывает вторичные эффекты, такие как выпадение волос, усталость или тошнота, убивая не только раковые клетки, но и здоровые. Наноботы могут быть использованы для различных видов терапии, хирургии, диагностики и медицинской визуализации [14] - например, посредством целенаправленной доставки лекарств в мозг (аналогично наночастицам ) и другие места. [15] [16] [17] Возможность программирования для сочетания таких функций, как «проникновение в ткани, нацеливание на место, реакция на стимулы и загрузка груза», делает такие наноботы перспективными кандидатами для « точной медицины ». [18]

На клиническом уровне лечение рака с помощью наномедицины будет заключаться в поставке пациенту нанороботов посредством инъекции, которые будут искать раковые клетки, оставляя здоровые нетронутыми. Пациенты, которых лечат с помощью наномедицины, таким образом не будут замечать присутствия этих наномашин внутри себя; единственное, что будет заметно, — это постепенное улучшение их здоровья. [ необходима цитата ] Нанобиотехнология может быть полезна для разработки лекарственных препаратов. [ необходима уточнение ]

«Точные антибиотики» были предложены для использования бактериоциновых механизмов для таргетных антибиотиков. [19] [20]

Наночастицы

Наночастицы уже широко используются в медицине. Их применение пересекается с применением наноботов, и в некоторых случаях их может быть трудно различить. Их можно использовать для диагностики и целевой доставки лекарств , инкапсулируя лекарства. [21] Некоторыми можно манипулировать с помощью магнитных полей , и, например, экспериментально таким образом удалось добиться дистанционно контролируемого высвобождения гормонов . [22]

Примером перспективного применения, находящегося в стадии разработки, являются «троянские кони» — дизайнерские наночастицы, которые заставляют клетки крови разъедать — изнутри наружу — участки атеросклеротических бляшек , вызывающих сердечные приступы [23] [24] [25] и являющихся в настоящее время наиболее распространенной причиной смерти во всем мире . [26] [27]

Искусственные клетки

Искусственные клетки, такие как синтетические эритроциты, которые обладают всеми или многими из известных широких природных свойств и способностей естественных клеток, могут быть использованы для загрузки функциональных грузов, таких как гемоглобин , лекарства, магнитные наночастицы и биосенсоры АТФ, которые могут обеспечить дополнительные неродные функции. [28] [29]

Другой

Нановолокна, имитирующие матрицу вокруг клеток и содержащие молекулы, специально спроектированные для колебания, оказались потенциальной терапией при травмах спинного мозга у мышей. [30] [31] [32]

Технически, генная терапия также может считаться формой нанобиотехнологии или двигаться в ее направлении. [33] Примером области разработок, связанных с редактированием генома, которая более четко является нанобиотехнологией, чем более традиционные генные терапии, является синтетическое изготовление функциональных материалов в тканях. Исследователь заставил червей C. elegans синтезировать, изготавливать и собирать биоэлектронные материалы в своих мозговых клетках. Они позволили модулировать свойства мембран в определенных популяциях нейронов и манипулировать поведением живых животных, что может быть полезно при изучении и лечении таких заболеваний, как рассеянный склероз , в частности, и демонстрирует жизнеспособность такого синтетического изготовления in vivo. [34] [35] [36] Более того, такие генетически модифицированные нейроны могут позволить подключать внешние компоненты, такие как протезы конечностей, к нервам. [37]

Наносенсоры, основанные, например, на нанотрубках, нанопроводах, кантилеверах или атомно-силовой микроскопии, могут применяться в диагностических устройствах/датчиках [21]

Нанобиотехнология

Нанобиотехнологию (иногда называемую нанобиологией) в медицине можно лучше всего описать как помощь современной медицине в переходе от лечения симптомов к созданию лекарств и регенерации биологических тканей .

Три американских пациента получили целые культивированные мочевые пузыри с помощью врачей, которые используют методы нанобиологии в своей практике. Кроме того, в исследованиях на животных было продемонстрировано, что матку можно вырастить вне тела , а затем поместить в тело, чтобы произвести на свет ребенка . Лечение стволовыми клетками использовалось для лечения заболеваний, которые обнаруживаются в человеческом сердце , и находится на стадии клинических испытаний в Соединенных Штатах. Также финансируются исследования, позволяющие людям иметь новые конечности без необходимости прибегать к протезированию. Искусственные белки также могут стать доступными для производства без необходимости использования едких химикатов и дорогостоящих машин. Было даже высказано предположение, что к 2055 году компьютеры могут быть сделаны из биохимикатов и органических солей . [38]

Биосенсоры in vivo

Другой пример современных нанобиотехнологических исследований включает наносферы, покрытые флуоресцентными полимерами. Исследователи стремятся разработать полимеры, флуоресценция которых гасится при столкновении с определенными молекулами. Различные полимеры будут обнаруживать различные метаболиты. Покрытые полимером сферы могут стать частью новых биологических анализов, и эта технология может когда-нибудь привести к частицам, которые можно будет вводить в организм человека для отслеживания метаболитов, связанных с опухолями и другими проблемами со здоровьем . Другим примером, с другой точки зрения, может быть оценка и терапия на наноскопическом уровне, то есть лечение нанобактерий (размером 25-200 нм), как это делает NanoBiotech Pharma. [ необходима цитата ]

Биосенсоры in vitro

«Наноантенны», сделанные из ДНК – новый тип наномасштабной оптической антенны – могут быть прикреплены к белкам и производить сигнал посредством флуоресценции , когда они выполняют свои биологические функции, в частности, для их отдельных конформационных изменений . Это может быть использовано для дальнейшей нанобиотехнологии, такой как различные типы наномашин, для разработки новых лекарств, для биоисследований и для новых направлений в биохимии. [39] [40]

Энергия

Это также может быть полезно в устойчивой энергетике : в 2022 году исследователи сообщили о 3D-печатных нано-"небоскребных" электродах - хотя и в микромасштабе , столбы имели нано-характеристики пористости из-за напечатанных металлических наночастиц чернил - (нанотехнология), которые вмещают цианобактерии для извлечения значительно большего количества устойчивой биоэнергии из их фотосинтеза (биотехнология), чем в более ранних исследованиях. [41] [42] [43] [44] [45]

Нанобиология

Хотя нанобиология находится в зачаточном состоянии, существует множество перспективных методов, которые могут полагаться на нанобиологию в будущем. Биологические системы по своей сути являются наномасштабными; нанонаука должна объединиться с биологией, чтобы создавать биомакромолекулы и молекулярные машины, которые похожи на природные. Управление и имитация устройств и процессов, которые построены из молекул, является огромной проблемой для конвергентных дисциплин нанобиотехнологии. [46] Все живые существа, включая людей , можно считать нанолитейными . Естественная эволюция оптимизировала «естественную» форму нанобиологии за миллионы лет. В 21 веке люди разработали технологию для искусственного подключения к нанобиологии. Этот процесс лучше всего описать как «органическое слияние с синтетическим». Колонии живых нейронов могут жить вместе на устройстве биочипа ; согласно исследованию Гюнтера Гросса из Университета Северного Техаса . Самоорганизующиеся нанотрубки могут использоваться в качестве структурной системы. Они будут составлены вместе с родопсинами ; что облегчит процесс оптических вычислений и поможет с хранением биологических материалов. ДНК (как программное обеспечение для всех живых существ) может быть использована как структурная протеомная система – логический компонент для молекулярных вычислений. Нед Симан – исследователь из Нью-Йоркского университета – вместе с другими исследователями в настоящее время исследует концепции, которые похожи друг на друга. [47]

Бионанотехнология

Отличие от нанобиотехнологии

В широком смысле бионанотехнологию можно отличить от нанобиотехнологии тем, что она относится к нанотехнологии, которая использует биологические материалы/компоненты — она могла бы в принципе или альтернативно использует абиотические компоненты. Она играет меньшую роль в медицине (которая занимается биологическими организмами). Она использует природные или биомиметические системы или элементы для уникальных наномасштабных структур и различных приложений, которые могут быть не связаны с биологией, а в основном с биологическими приложениями. Напротив, нанобиотехнология использует биотехнологию, миниатюризированную до нанометровых размеров, или включает наномолекулы в биологические системы. В некоторых будущих приложениях обе области могут быть объединены. [48] [49] [50] [ необходимы дополнительные ссылки ]

ДНК

ДНК-нанотехнология является одним из важных примеров бионанотехнологии. [51] Использование свойств, присущих нуклеиновым кислотам , таким как ДНК, для создания полезных материалов или устройств, таких как биосенсоры [52] , является перспективной областью современных исследований.

Цифровое хранение данных на основе ДНК в основном относится к использованию синтезированных, но в остальном обычных цепей ДНК для хранения цифровых данных, что может быть полезно, например, для долгосрочного хранения данных высокой плотности [53] , к которому не осуществляется частый доступ и запись, в качестве альтернативы оптическому хранению данных 5D или для использования в сочетании с другими нанобиотехнологиями.

Мембранные материалы

Другая важная область исследований включает использование мембранных свойств для создания синтетических мембран. Белки, которые самоорганизуются для создания функциональных материалов, могут быть использованы в качестве нового подхода для крупномасштабного производства программируемых наноматериалов. Одним из примеров является разработка амилоидов , обнаруженных в бактериальных биопленках, в качестве сконструированных наноматериалов , которые можно генетически запрограммировать на получение различных свойств. [54]

Липидная нанотехнология

Липидная нанотехнология является еще одной важной областью исследований в области бионанотехнологии, где физико-химические свойства липидов, такие как их противообрастающие свойства и самосборка, используются для создания наноустройств с применением в медицине и технике. [55] Подходы липидной нанотехнологии также могут быть использованы для разработки методов эмульсий следующего поколения для максимизации как абсорбции жирорастворимых питательных веществ, так и возможности включения их в популярные напитки. [56]

Вычислительная техника

« Мемристоры », изготовленные из белковых нанопроводов бактерии Geobacter sexualreducens , которые функционируют при существенно более низких напряжениях, чем ранее описанные, могут позволить создавать искусственные нейроны, функционирующие при напряжениях биологических потенциалов действия . Нанопровода имеют ряд преимуществ по сравнению с кремниевыми нанопроводами, и мемристоры могут использоваться для прямой обработки биосенсорных сигналов , для нейроморфных вычислений (см. также: wetware computer ) и/или прямой связи с биологическими нейронами . [57] [58] [59]

Другой

Исследования сворачивания белков представляют собой третье важное направление исследований, но оно в значительной степени сдерживается нашей неспособностью предсказать сворачивание белков с достаточно высокой степенью точности. Однако, учитывая бесчисленное множество применений, которые биологические системы используют для белков, исследования в области понимания сворачивания белков имеют большое значение и могут оказаться плодотворными для бионанотехнологии в будущем. [ необходима цитата ]

Сельское хозяйство

В сельскохозяйственной отрасли сконструированные наночастицы служат в качестве наноносителей, содержащих гербициды, химикаты или гены, которые воздействуют на определенные части растений, чтобы высвободить их содержимое. [60] [61]

Ранее сообщалось, что нанокапсулы, содержащие гербициды, эффективно проникают через кутикулы и ткани, обеспечивая медленное и постоянное высвобождение активных веществ. Аналогичным образом, в другой литературе описывается, что нанокапсулированное медленное высвобождение удобрений также стало тенденцией для экономии потребления удобрений и минимизации загрязнения окружающей среды посредством точного земледелия. Это лишь несколько примеров из многочисленных исследовательских работ, которые могут открыть захватывающие возможности для применения нанобиотехнологий в сельском хозяйстве. Кроме того, применение этого вида сконструированных наночастиц к растениям следует рассматривать на уровне дружелюбности, прежде чем оно будет использовано в сельскохозяйственной практике. На основе тщательного обзора литературы было установлено, что имеется только ограниченная достоверная информация, объясняющая биологические последствия применения сконструированных наночастиц для обработанных растений. В некоторых отчетах подчеркивается фитотоксичность различного происхождения сконструированных наночастиц для растения, вызванная концентрацией и размером. В то же время, однако, было сообщено о равном количестве исследований с положительным результатом наночастиц, которые способствуют росту, стимулируя природу для обработки растений. [62] В частности, по сравнению с другими наночастицами, применение наночастиц серебра и золота дало полезные результаты на различных видах растений с меньшей и/или нулевой токсичностью. [63] [64] Листья спаржи, обработанные наночастицами серебра (AgNP), показали повышенное содержание аскорбата и хлорофилла. Аналогичным образом, обработанные AgNP фасоль и кукуруза увеличили длину побегов и корней, площадь поверхности листьев, содержание хлорофилла, углеводов и белков, о чем сообщалось ранее. [65] Наночастицы золота использовались для стимуляции роста и урожайности семян у Brassica juncea. [66]

Нанобиотехнология используется в культурах тканей . [67] Введение микроэлементов на уровне отдельных атомов и молекул позволяет стимулировать различные стадии развития, инициировать деление клеток и дифференциацию при получении растительного материала, который должен быть качественно однородным и генетически однородным. Использование наночастиц соединений цинка (ZnO NPs) и серебра (Ag NPs) дает очень хорошие результаты при микроразмножении хризантем методом фрагментов побегов с одним узлом. [67]

Инструменты

Эта область опирается на различные методы исследования, включая экспериментальные инструменты (например, визуализацию, характеристику с помощью АСМ /оптического пинцета и т. д.), инструменты на основе рентгеновской дифракции , синтез посредством самосборки, характеристику самосборки (с использованием, например, методов MP-SPR , DPI , рекомбинантной ДНК и т. д.), теорию (например, статистическую механику , наномеханику и т. д.), а также вычислительные подходы (многомасштабное моделирование снизу вверх , суперкомпьютеры ).

Управление рисками

По состоянию на 2009 год риски нанобиотехнологий плохо изучены, и в США нет прочного национального консенсуса относительно того, какие принципы политики регулирования следует соблюдать. [33] Например, нанобиотехнологии могут иметь трудно контролируемые эффекты на окружающую среду или экосистемы и здоровье человека. Наночастицы на основе металлов, используемые для биомедицинских перспектив, чрезвычайно заманчивы в различных приложениях из-за их отличительных физико-химических характеристик, позволяющих им влиять на клеточные процессы на биологическом уровне. Тот факт, что наночастицы на основе металлов имеют высокое отношение поверхности к объему, делает их реактивными или каталитическими. Из-за своего небольшого размера они с большей вероятностью смогут проникать через биологические барьеры, такие как клеточные мембраны, и вызывать клеточную дисфункцию в живых организмах. Действительно, высокая токсичность некоторых переходных металлов может затруднить использование смешанных оксидных наночастиц в биомедицинских целях. Он вызывает неблагоприятное воздействие на организмы, вызывая окислительный стресс, стимулируя образование активных форм кислорода (ROS), нарушение работы митохондрий и модуляцию клеточных функций, что в некоторых случаях приводит к летальному исходу. [68]

Бонин отмечает, что «нанотехнология — это не конкретная, определенная однородная сущность, а совокупность разнообразных возможностей и приложений» и что исследования и разработки в области нанобиотехнологий — как одна из многих областей — подвержены проблемам двойного назначения . [69]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Эхуд Газит, Много места для биологии внизу: Введение в бионанотехнологию. Imperial College Press, 2007, ISBN  978-1-86094-677-6
  2. ^ «Нанобиология». Nanotech-Now.com.
  3. ^ "Нанобиология". Швейцарский институт нанонауки.
  4. ^ Ng, CK; Sivakumar K; Liu X; Madhaiyan M; Ji L; Yang L; Tang C; Song H; Kjelleberg S; Cao B. (4 февраля 2013 г.). «Влияние цитохромов наружной мембраны c-типа на размер частиц и активность внеклеточных наночастиц, продуцируемых Shewanella oneidensis». Биотехнология и биоинженерия . 110 (7): 1831–7. doi :10.1002/bit.24856. PMID  23381725. S2CID  5903382.
  5. ^ Бионанотехнология - Определение, wordiQ.com
  6. ^ Нолтинг Б., «Биофизическая нанотехнология». В: «Методы в современной биофизике», Springer, 2005, ISBN 3-540-27703-X 
  7. ^ Домашняя страница NBTC | Центр нанобиотехнологий
  8. ^ GarciaAnoveros, J; Corey, DP (1997). «Молекулы механосенсорики». Annual Review of Neuroscience . 20 : 567–94. doi :10.1146/annurev.neuro.20.1.567. PMID  9056725.
  9. ^ Callaway DJ, Matsui T, Weiss T, Stingaciu LR, Stanley CB, Heller WT, Bu ZM (7 апреля 2017 г.). «Управляемая активация наномасштабной динамики в неупорядоченном белке изменяет кинетику связывания». Журнал молекулярной биологии . 427 (7): 987–998. doi : 10.1016/j.jmb.2017.03.003. PMC 5399307. PMID  28285124. 
  10. ^ Лангер, Роберт (2010). «Нанотехнологии в доставке лекарств и тканевой инженерии: от открытия к применению». Nano Lett . 10 (9): 3223–30. Bibcode : 2010NanoL..10.3223S . doi : 10.1021/nl102184c. PMC 2935937. PMID  20726522. 
  11. ^ Тангавелу, Раджа Мутурамалингам; Гунасекаран, Дхаранивасан; Джесси, Майкл Иммануэль; Су, Мохаммед Рияз; Сундараджан, Дипан; Кришнан, Катираван (2018). «Нанобиотехнологический подход с использованием синтезированных гормоном корнеобразования растений наночастиц серебра в качестве «нанопуль» для динамических применений в садоводстве – исследование in vitro и ex vitro». Arabian Journal of Chemistry . 11 : 48–61. doi : 10.1016/j.arabjc.2016.09.022 .
  12. ^ Вавхале, Равиндра Д.; Дхобале, Кшама Д.; Рахан, Чинмей С.; Чейт, Говинд П.; Таваде, Бхаусахеб В.; Патил, Юврадж Н.; Гаваде, Сандеш С.; Банерджи, Шашват С. (18 ноября 2021 г.). «Самоходный магнитный нанобот с водным приводом для быстрого и высокоэффективного захвата циркулирующих опухолевых клеток». Химия связи . 4 (1): 159. дои : 10.1038/s42004-021-00598-9 . ISSN  2399-3669. ПМЦ 9814645 . PMID  36697678. S2CID  244274928. 
  13. ^ Арвидссон, Рикард; Фосс Хансен, Штеффен (2020). «Риски для окружающей среды и здоровья, связанные с нанороботами: ранний обзор». Environmental Science: Nano . 7 (10): 2875–2886. doi : 10.1039/D0EN00570C . S2CID  225154263.
  14. ^ Сото, Фернандо; Ван, Цзе; Ахмед, Раджиб; Демирчи, Уткан (2020). «Медицинские микро/нанороботы в прецизионной медицине». Advanced Science . 7 (21): 2002203. doi :10.1002/advs.202002203. ISSN  2198-3844. PMC 7610261 . PMID  33173743. 
  15. ^ Mair, Lamar O.; Adam, Georges; Chowdhury, Sagar; Davis, Aaron; Arifin, Dian R.; Vassoler, Fair M.; Engelhard, Herbert H.; Li, Jinxing; Tang, Xinyao; Weinberg, Irving N.; Evans, Benjamin A.; Bulte, Jeff WM; Cappelleri, David J. (2021). "Мягкие капсульные магнитные миллироботы для доставки лекарств в определенные регионы центральной нервной системы". Frontiers in Robotics and AI . 8 : 702566. doi : 10.3389/frobt.2021.702566 . ISSN  2296-9144. PMC 8340882. PMID 34368238  . 
  16. ^ Чжан, Хунъюэ; Ли, Зешэн; Гао, Чанъён; Фань, Синьцзянь; Панг, Юксин; Ли, Тяньлун; Ву, Чжигуан; Се, Хуэй; Хэ, Цян (24 марта 2021 г.). «Биогибридные нейтроботы двойного реагирования для активной доставки мишени». Научная робототехника . 6 (52). doi : 10.1126/scirobotics.aaz9519. PMID  34043546. S2CID  232368379.
  17. ^ Рохас, Карлос де (20 октября 2021 г.). «Вооружение биологических наноботов для доставки лекарств внутрь наших тел». Labiotech.eu . Получено 30 января 2022 г. .
  18. ^ Ху, Юн (19 октября 2021 г.). «Самосборка молекул ДНК: на пути к ДНК-нанороботам для биомедицинских применений». Cyborg and Bionic Systems . 2021 : 1–3. doi : 10.34133/2021/9807520. PMC 9494698. PMID 36285141.  S2CID 239462084  . 
  19. ^ «Бактерицидная наномашина: исследователи раскрывают механизмы, лежащие в основе естественного убийцы бактерий». phys.org . Получено 17 мая 2020 г. .
  20. ^ Ge, Peng; Scholl, Dean; Prokhorov, Nicholas S.; Avaylon, Jaycob; Shneider, Michael M.; Browning, Christopher; Buth, Sergey A.; Plattner, Michel; Chakraborty, Urmi; Ding, Ke; Leiman, Petr G.; Miller, Jeff F.; Zhou, Z. Hong (апрель 2020 г.). «Действие минимальной контрактильной бактерицидной наномашины». Nature . 580 (7805): 658–662. Bibcode :2020Natur.580..658G. doi :10.1038/s41586-020-2186-z. PMC 7513463 . PMID  32350467. S2CID  215774771. 
  21. ^ ab Nasimi, Parva; Haidari, Maryam (1 января 2013 г.). «Медицинское использование наночастиц». Международный журнал зеленой нанотехнологии . 1 : 194308921350697. doi :10.1177/1943089213506978. ISSN  1943-0906.
  22. ^ Розенфельд, Декель; Сенко, Александр В.; Мун, Джунсанг; Йик, Изабель; Варнавидес, Георгиос; Грегуреч, Даниела; Келер, Флориан; Чианг, По-Хан; Кристиансен, Майкл Г.; Мэн, Лиза Ю.; Видж, Алик С.; Аникеева, Полина (апрель 2020 г.). «Трансгенная дистанционная магнитотермическая регуляция гормонов надпочечников». Science Advances . 6 (15): eaaz3734. Bibcode :2020SciA....6.3734R. doi :10.1126/sciadv.aaz3734. PMC 7148104 . PMID  32300655. 
  23. ^ «Наночастицы уничтожают бляшки, вызывающие сердечные приступы». Университет штата Мичиган. 27 января 2020 г. Получено 31 января 2020 г.
  24. ^ "Наночастица помогает разъедать смертельные артериальные бляшки". Новый Атлас . 28 января 2020 г. Получено 13 апреля 2020 г.
  25. ^ Флорес, Алисса М.; Хоссейни-Нассаб, Нилуфар; Джарр, Кай-Уве; Йе, Цзяньцинь; Чжу, Синцзюнь; Вирка, Роберт; Кох, Ай Лин; Цантилас, Павлос; Ван, Ин; Нанда, Вивек; Кодзима, Йоко; Цзэн, Итиан; Лотфи, Можган; Синклер, Роберт; Вайсман, Ирвинг Л.; Ингельссон, Эрик; Смит, Брайан Ронайн; Липер, Николас Дж. (февраль 2020 г.). «Проэффероцитарные наночастицы специфически поглощаются макрофагами поражений и предотвращают атеросклероз». Nature Nanotechnology . 15 (2): 154–161. Bibcode : 2020NatNa..15..154F. doi : 10.1038/s41565-019-0619-3. PMC 7254969. PMID  31988506 . 
  26. ^ «Основные убеждения относительно атеросклероза перевернуты: осложнения, связанные с затвердением артерий, являются убийцей номер один во всем мире». ScienceDaily .
  27. ^ "10 основных причин смерти". www.who.int . Получено 2020-01-26 .
  28. ^ «Синтетические эритроциты имитируют естественные и обладают новыми способностями». phys.org . Получено 13 июня 2020 г. .
  29. ^ Го, Джимин; Агола, Джейкоб Онгуди; Серда, Рита; Франко, Стефан; Лей, Ци; Ван, Лу; Минстер, Джошуа; Круассан, Джонас Г.; Батлер, Кимберли С.; Чжу, Вэй; Бринкер, К. Джеффри (11 мая 2020 г.). «Биомиметическое восстановление многофункциональных эритроцитов: модульная конструкция с использованием функциональных компонентов». ACS Nano . 14 (7): 7847–7859. doi :10.1021/acsnano.9b08714. OSTI  1639054. PMID  32391687. S2CID  218584795.
  30. ^ «Терапия, применяемая на мышах, может трансформировать методы лечения травм позвоночника, говорят ученые». The Guardian . 11 ноября 2021 г. . Получено 11 декабря 2021 г. .
  31. ^ Северо-Западный университет. «Танцующие молекулы» успешно восстанавливают тяжелые травмы спинного мозга у мышей». Северо-Западный университет . Получено 11 декабря 2021 г.
  32. ^ Álvarez, Z.; Kolberg-Edelbrock, AN; Sasselli, IR; Ortega, JA; Qiu, R.; Syrgiannis, Z.; Mirau, PA; Chen, F.; Chin, SM; Weigand, S.; Kiskinis, E.; Stupp, SI (12 ноября 2021 г.). «Биоактивные каркасы с улучшенным супрамолекулярным движением способствуют восстановлению после травмы спинного мозга». Science . 374 (6569): 848–856. Bibcode :2021Sci...374..848A. doi :10.1126/science.abh3602. PMC 8723833 . PMID  34762454. S2CID  244039388. 
  33. ^ ab Хорниг Прист, Сусанна. «Информирование о рисках для нанобиотехнологий: кому, о чем и почему?» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 октября 2020 г.
  34. ^ "Ученые программируют клетки для выполнения проектов по генному строительству". phys.org . Получено 5 апреля 2020 г. .
  35. ^ Отто, Кевин Дж.; Шмидт, Кристин Э. (20 марта 2020 г.). «Нейрон-целевая электрическая модуляция». Science . 367 (6484): 1303–1304. Bibcode :2020Sci...367.1303O. doi :10.1126/science.abb0216. PMID  32193309. S2CID  213192749.
  36. ^ Лю, Цзя; Ким, Юн Сок; Ричардсон, Клэр Э.; Том, Ариан; Рамакришнан, Чару; Бирей, Фикри; Кацумата, Тору; Чэнь, Шучэн; Ван, Чэн; Ван, Сяо; Жубер, Лидия-Мари; Цзян, Юаньвэнь; Ван, Хуэйлян; Фенно, Лиф Э.; Ток, Джеффри Б.-Х.; Пашка, Серджиу П.; Шэнь, Кан; Бао, Чжэнань ; Дейссерот, Карл (20 марта 2020 г.). «Генетически направленная химическая сборка функциональных материалов в живых клетках, тканях и животных». Science . 367 (6484): 1372–1376. Bibcode :2020Sci...367.1372L. doi : 10.1126/science.aay4866. PMC 7527276. PMID  32193327. S2CID  213191980 . 
  37. ^ «Генетически модифицированные нейроны могут помочь нам подключаться к имплантатам». New Scientist . Получено 1 февраля 2022 г.
  38. ^ «Будущее нанобиологии». ZD Net.
  39. ^ «Химики используют ДНК для создания самой маленькой в ​​мире антенны». Монреальский университет . Получено 19 января 2022 г.
  40. ^ Harroun, Scott G.; Lauzon, Dominic; Ebert, Maximilian CCJC; Desrosiers, Arnaud; Wang, Xiaomeng; Vallée-Bélisle, Alexis (январь 2022 г.). «Мониторинг конформационных изменений белков с использованием флуоресцентных наноантенн». Nature Methods . 19 (1): 71–80. doi : 10.1038/s41592-021-01355-5 . ISSN  1548-7105. PMID  34969985. S2CID  245593311.
  41. ^ «Крошечные «небоскребы» помогают бактериям преобразовывать солнечный свет в электричество». Кембриджский университет . Получено 19 апреля 2022 г.
  42. ^ Франко, Луиза (24 марта 2022 г.). «Эта бактерия может потреблять парниковый газ метан и преобразовывать его в топливо» . Получено 28 апреля 2022 г.
  43. ^ «Крошечные небоскребы помогают генерировать больше электроэнергии из цианобактерий». BioTechniques . 15 марта 2022 г. Получено 28 апреля 2022 г.
  44. ^ "Электроды "крошечного небоскреба" повышают выработку биоэнергии сине-зелеными водорослями". Новый Атлас . 8 марта 2022 г. Получено 28 апреля 2022 г.
  45. ^ Чэнь, Сяолун; Лоуренс, Джошуа М.; Вэй, Лора Т.; Шертель, Лукас; Цзин, Циншен; Виньолини, Сильвия; Хоу, Кристофер Дж.; Кар-Нараян, Сохини; Чжан, Дженни З. (7 марта 2022 г.). «3D-печатные иерархические столбчатые массивы электродов для высокопроизводительного полуискусственного фотосинтеза». Nature Materials . 21 (7): 811–818. doi :10.1038/s41563-022-01205-5. ISSN  1476-4660. PMID  35256790. S2CID  247255146.
  46. ^ Нуссинов, Рут; Алеман, Карлос (2006). «Нанобиология: от физики и инженерии к биологии». Физическая биология . 3. IOP Science. doi : 10.1088/1478-3975/3/1/E01 .
  47. ^ «Нанобиологическая необходимость». HistorianoftheFuture.com.
  48. ^ "Введение: нанобиотехнология и бионанотехнология". Много места для биологии внизу. Imperial College Press. 1 февраля 2007 г. стр. 1–15. doi :10.1142/9781860948190_0001. ISBN 978-1-86094-677-6.
  49. ^ Петровых, Дмитрий. «Биоинтерфейс: нанобиотехнология и бионанотехнология». biointerface.org . Получено 24 апреля 2022 г. .
  50. ^ Вэй, Шуайфэй (21 мая 2018 г.). «Нанотехнологии и биотехнологии — сходства и различия». AZoNano.com . Получено 28 апреля 2022 г. .
  51. ^ Задеган, Реза М.; Нортон, Майкл Л. (июнь 2012 г.). «Структурная ДНК-нанотехнология: от проектирования до применения». Int. J. Mol. Sci . 13 (6): 7149–7162. doi : 10.3390/ijms13067149 . PMC 3397516. PMID  22837684 . 
  52. ^ Jung, Jaeyoung K.; Archuleta, Chloé M.; Alam, Khalid K.; Lucks, Julius B. (17 февраля 2022 г.). «Программирование бесклеточных биосенсоров с цепями смещения нитей ДНК». Nature Chemical Biology . 18 (4): 385–393. doi :10.1038/s41589-021-00962-9. ISSN  1552-4469. PMC 8964419. PMID 35177837.  S2CID 246901702  . 
  53. ^ «Ученые заявляют о большом прогрессе в использовании ДНК для хранения данных». bbc.co.uk . 2 декабря 2021 г. . Получено 3 декабря 2021 г. .
  54. ^ Нгуен, Питер; Ботянски, Зофия; Тай, Пей-Кун; Джоши, Нил (17 сентября 2014 г.). «Программируемые материалы на основе биопленок из инженерных нановолокон Curli» (PDF) . Природные коммуникации . 5 : 4945. Бибкод : 2014NatCo...5.4945N. дои : 10.1038/ncomms5945 . ПМИД  25229329.
  55. ^ Mashaghi S.; Jadidi T.; Koenderink G. ; Mashaghi A. (2013). «Липидная нанотехнология». Int. J. Mol. Sci . 14 (2): 4242–4282. doi : 10.3390/ijms14024242 . PMC 3588097 . PMID  23429269. 
  56. ^ использование-нанотехнологий-для-создания-напитков-с-КБД-и-омега-3-жирными-кислотами, axiomm.com - 2020
  57. ^ "Ученые создают крошечные устройства, которые работают как человеческий мозг" . The Independent . 20 апреля 2020 г. Архивировано из оригинала 2022-06-18 . Получено 17 мая 2020 г. .
  58. ^ «Исследователи представили электронику, которая имитирует человеческий мозг в эффективном обучении». phys.org . Получено 17 мая 2020 г. .
  59. ^ Фу, Тианда; Лю, Сяомэн; Гао, Хунъянь; Уорд, Джой Э.; Лю, Сяорун; Инь, Бин; Ван, Чжунжуй; Чжо, Е; Уокер, Дэвид Дж. Ф.; Джошуа Янг, Дж.; Чен, Цзяньхан; Ловли, Дерек Р.; Яо, Цзюнь (20 апреля 2020 г.). «Биоинспирированные мемристоры бионапряжения». Природные коммуникации . 11 (1): 1861. Бибкод : 2020NatCo..11.1861F. дои : 10.1038/s41467-020-15759-y . ПМК 7171104 . ПМИД  32313096. 
  60. ^ Раджа и др. (2016). «Нанобиотехнологический подход с использованием гормонов укоренения растений, синтезирующих наночастицы серебра в качестве нанопулей для динамических применений в садоводстве — исследование in vitro и ex vitro». Arabian Journal of Chemistry . 11 : 48–61. doi : 10.1016/j.arabjc.2016.09.022 .
  61. ^ thangavelu, Raja muthuramalingam (2019). "Влияние наночастиц серебра, покрытых дезоксихолатом, на нарушение покоя семян Withania Somnifera" (PDF) . Current Science . 116 (6): 952. doi : 10.18520/cs/v116/i6/952-958 .
  62. ^ Раджа и др. (2016). «Нанобиотехнологический подход с использованием гормонов укоренения растений синтезировал наночастицы серебра в качестве «нанопулей» для динамических применений в садоводстве — исследование in vitro и ex vitro». Arabian Journal of Chemistry . 11 : 48–61. doi : 10.1016/j.arabjc.2016.09.022 .
  63. ^ Раджа; Чандрасекар, С.; Дхаранивасан, Г.; Наллусами, Д.; Раджендран, Н.; Катираван, К. (2015). «Активность наночастиц серебра, покрытых биологически активной желчной солью, против деструктивных фитопатогенных грибов через систему in vitro». RSC Advances . 5 (87): 71174–71182. Bibcode : 2015RSCAd...571174R. doi : 10.1039/c5ra13306h.
  64. ^ Raqual, B.; Eudald, C.; Joan, C.; Xavier, F.; Antoni, S.; Victor, P. (2009). «Оценка экотоксичности модельных наночастиц». Chemosphere . 75 (7): 850–857. Bibcode :2009Chmsp..75..850B. doi :10.1016/j.chemosphere.2009.01.078. PMID  19264345.
  65. ^ Хедиат Салама, МХ (2012). «Влияние наночастиц серебра на некоторые сельскохозяйственные растения, фасоль обыкновенную (Phaseolus vulgaris L.) и кукурузу (Zea mays L.)». Международный исследовательский журнал биотехнологии . 3 (10): 190–197.
  66. ^ Арора, Сандип; Шарма, Приядаршини; Кумар, Сумит; Наян, Раджив; Кханна, П.К.; Заиди, М.Г.Н. (2012). «Золотые наночастицы индуцировали усиление роста и урожайности семян Brassica juncea». Plant Growth Regul . 66 (3): 303–310. doi :10.1007/s10725-011-9649-z. S2CID  17018032.
  67. ^ аб Тимощук, Алисия; Салай, Уршула; Войнарович, Яцек; Ковальска, Иоланта; Кулус Дариуш, Янтковяк Малгожата (февраль 2024 г.). «= Влияние оксида цинка и серебра на рост, содержание пигментов и генетическую стабильность хризантем, размножаемых методом узловой культуры». Фолиа садоводческая . 36 (1). Польское общество садоводческих наук: 35–66. дои : 10.2478/fhort-2024-0003 . S2CID  19887643.
  68. ^ Мин, Й.; Суминда, ГГД; Хео, Й.; Ким, М.; Гош, М.; Сон, Й.-О. Наночастицы на основе металлов и их соответствующие последствия для каскада цитотоксичности и индуцированного окислительного стресса. Антиоксиданты 2023, 12, 703. https://doi.org/10.3390/antiox12030703
  69. ^ "Проблемы биобезопасности в связи с достижениями в области наук о жизни". Организация Объединенных Наций . Получено 1 февраля 2022 г.

Внешние ссылки