《用于医疗保健生物传感应用的纳米材料。》

  • 来源专题:实验室生物安全
  • 编译者: 张虎
  • 发布时间:2019-12-09
  • 近年来,已经研究了越来越多的纳米材料在生物医学诊断中的应用,从而使其在医疗保健生物传感领域的应用正在迅速发展。纳米材料将多种功能引入传感平台,甚至可能允许不同检测机制之间的迁移。不同纳米材料组合的前景使人们可以利用它们的协同添加剂和传感器开发的新特性。自2015年以来,本文涵盖了290多项研究工作,阐述了各种纳米材料在生物传感领域中发挥的不同作用。因此,我们对纳米材料的医疗保健传感应用进行了全面回顾,涵盖了基于碳同素异形体的,无机和有机纳米材料。这些传感系统能够检测多种临床相关分子,例如核酸,病毒,细菌,癌症抗原,药物和麻醉药品,毒素,污染物以及整个传感介质中的整个细胞,范围从缓冲液到更多复杂的环境,例如尿液,血液或痰液。因此,本文综述的最新进展为纳米材料在疾病的早期筛查和即时检验中的应用提供了巨大的潜力。

  • 原文来源:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31810313
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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
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    • 纳米材料是在具有特殊性质的分子或原子的尺度上操纵的材料。石墨烯是一片碳,具有一层原子的厚度。它是一种开创性的纳米材料,因为它可以很容易地导电并且还具有显着的柔韧性和机械强度。 相反,难以大规模生产石墨烯并同时保持其非凡的性质,因此难以将该纳米材料用于日常应用。 罗切斯特大学生物学副教授Anne S. Meyer和她在荷兰代尔夫特理工大学的同事描述了一种克服这一缺点的方法。该研究已在ChemOpen期刊上报道。 该团队演示了如何使用创新技术生产石墨烯材料。在该方法中,氧化石墨与细菌混合。这项新技术提供了一种节省时间,更经济,更环保的方法,可以对抗使用化学过程合成的石墨烯材料。这一最新突破有助于创建先进的医疗设备和计算机技术。 石墨烯是从石墨材料中获得的,石墨材料可以用简单的铅笔找到。尽管具有单个原子的厚度,但石墨烯是科学家们已知的最薄但最强的2D材料。 2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的研究人员,他们突破了石墨烯的发现。然而,研究人员利用胶带制造石墨烯的方法只产生了极少量的材料。 因此,为了制造更大量的石墨烯材料,Meyer及其同事从一小瓶石墨开始,最终通过剥落石墨,即脱落材料层,生产氧化石墨烯(GO)。然后研究人员将GO与细菌Shewanella混合,让前体材料和细菌的烧杯静置过夜。在此期间,GO被细菌还原为石墨烯材料。 “氧化石墨烯易于生产,但由于其中含有所有氧基团,因此不太导电,”迈耶说。 “这种细菌会去除大部分氧气,使其变成导电材料。” 除了导电之外,与化学方法产生的石墨烯相比,在Meyer实验室中合成的细菌生产的石墨烯材料也更薄且更稳定。此外,它还可以存储更长的时间,因此非常适合许多不同的应用,包括导电油墨和场效应晶体管(FET)生物传感器。 FET生物传感器实际上是能够检测生物分子的装置,并且可以用于例如对糖尿病患者进行实时葡萄糖监测。 “当生物分子与装置结合时,它们会改变表面的电导,发出分子存在的信号,”迈耶说。 “为了制造出良好的FET生物传感器,您需要一种高导电性的材料,但也可以进行修饰以与特定分子结合。” 已经被细菌减少的GO可以说是理想的材料,因为它具有高导电性和轻质性,同时,它特征性地保留了可用于结合靶分子的最小数量的氧基团。 通过细菌产生的石墨烯材料也可以形成导电油墨的基础,而导电油墨又可以用于制造更快和更有效的电路板,计算机键盘或像用于对汽车挡风玻璃进行除霜的细线。 Meyer补充说,与传统技术相比,导电油墨提供了“更容易,更经济的生产电路的方式”。导电油墨甚至可以用于在非传统材料(如纸张或织物)上制作电路。
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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
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    • 尽管有一系列令人信服的抗生素,细菌感染,特别是那些由nosocomial病原体产生的细菌感染,仍然是全球发病率和死亡率的主要因素。他们针对的是严重患病、住院和免疫功能受损的病人,他们的免疫系统不正常,容易受到感染。抗菌素治疗的选择主要是经验性的,不缺乏毒性、超敏性、致畸性和/或诱变性。多重耐药细菌的出现进一步加剧了临床困境,因为它直接影响到公共健康,因为目前抗生素的效力下降。此外,对生物膜相关感染的关注也在不断升级,这些感染对目前可用的抗菌剂armory难以治疗,几乎没有治疗方案。因此,有必要开发替代的抗菌药物。在过去的十年中,全球使用纳米药物作为对抗高抗菌素耐药性的创新工具出现了大幅增长。金属和金属氧化物纳米颗粒(NPs)的抗菌活性得到了广泛的报道。这些微生物要么通过NPs的杀菌作用被消灭,比如释放游离金属离子,最终导致细胞膜损伤、DNA的相互作用或自由基生成,或者通过微生物的静态效应,再加上宿主免疫系统增强的杀伤作用。本文综述了在医院感染中耐多药耐药的程度、宿主免疫系统的细菌逃避、细菌利用的机制以及利用基于金属的纳米材料来克服这些挑战。讨论了传统和生物金属NPs对抗菌活性的不同作用。此外,还讨论了使用聚合物基纳米材料和纳米复合材料,单独或用配体、抗体或抗生素进行功能化,作为治疗严重细菌感染的替代抗菌剂。结合金属NPs的组合疗法,作为现有抗生素的辅助手段,可以帮助抑制细菌抵抗和医院威胁的日益增加的威胁。 ——文章发布于2017年11月10