Nano-biosensors:个性化的癌症诊断的医疗设备

文摘

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现阶段技术(POCT)改变医疗景观。根据美国病理学家的定义由学院(COA)”过的或在现场附近的测试结果可能导致患者改变病人的护理。”这段的巨大增长和技术进步,我们可以想象未来的自己能够诊断疾病的患者根据bio-marker相应疾病的简单和方便的诊断设备;一步个性化药物,帮助临床医生设计适当的治疗患者(1,2]。

在最近的一年,我们见证了巨大的医疗保健行业的技术创新,包括生物传感器,基于实验室芯片和智能手机的应用程序,共同导致了POC的生长技术和由于方便,及时性,和潜在的改善病人的结果,指出医疗设备近年来获得大量的利益。这是一个快速增长的领域,预计到2020年将达到230亿美元的市场。虽然葡萄糖测定仪,怀孕测试工具已经成为日常生活的一部分,仍诊断包复杂疾病像癌症是远远落后于现实3]。

根据美国国家癌症研究所,“癌症并不是一种疾病,但许多疾病。“癌症是可以治愈的,如果早期诊断为晚期,生存统计不太有利。通常癌症展品微不足道的早期症状和缺乏有效的诊断系统是癌症治疗的主要障碍。在这方面,它是一个需要时间来开发的护理设备早期癌症检测有可能解决这种致命疾病的诊断挑战。

生物传感器有多样化的应用在各个领域从医疗保健到农业和技术丰富了材料科学的发展是不同的科学领域,纳米技术和微/纳电子学。“Nanobiosensor”是新一波与一个有前途的未来彻底改变当前场景的护理诊断。可以定义该领域的两个方面:

我。纳米授权的非侵入性的便携式传感装置

二世。植入纳米传感器内部监控

近年来,许多领域都受益的“点石成金”纳米技术方面的干预从纳米技术和生物传感器也得到了更好的精度和灵敏度。在这个跨学科的科学时代,nano-biosensors基于不同检测原理开发了检测癌症生物标记物(蛋白质组学和基因标记)和细胞(4,5]。虽然新的传感平台对癌症生物标记已经出现,癌症诊断的主要挑战仍然是相同的;癌症是一种复杂的疾病诊断准确性和灵敏度和探测系统的可移植性,可以应用于偏远地区是至关重要的。纳米技术的卓有成效的合作若导致一些小型医疗设备用于癌症检测。Gronewold等人提出的概念检测循环肿瘤细胞与抗体和黄金nanospots修改报告的高灵敏度检测不到10 CTC在单个运行(6]。最近,Rayappan等人报道nano-interface生物传感器对癌症细胞增殖的基础的混合碳nanotubes-graphene [7]。在另一份报告由Abdolahad et al .,硅纳米线进行了探讨作为电极修饰符来分析药物代谢与乳腺癌[8]。这些只是几个例子证明纳米技术如何改变面对癌症诊断和纳米技术的最佳影响若尚未来临!

我们开始我们的讨论与POC设备对癌症的预测。为一种复杂的疾病,如癌症、有效地设计这些系统并非易事,但快速的技术进步和经济增长在MEMS / NEMS和精密加工技术表明一个光明的未来。POC癌症诊断是一个快速发展的领域和巨大的市场份额。作为一个广泛的分类、POC对癌症有多样化的利用率从生物学标志物监测癌症患者化疗反应和复发。到目前为止现在很少有商业诊断包是可用的;阿莫斯从oncolab测试,基于PSA的前列腺癌工具包和宫颈癌包仍然只是少数,更多的空间。癌症POC的新趋势是朝着小型化电化学检测平台由于更好的敏感性和易于制造和设计也基于电化学生物传感器是一个迅猛发展的领域强劲的成本有效的癌症POC预测和筛选9,10]。

另一个重要的未来基于nano-biosensors方法制造微小的纳米机器人与特定的函数,可以从人体内提供数据和作为工具的实时监测化疗反应,存在特定的癌症细胞,甚至可编程的方式给药。这个概念在纳米大小的机器人传感器的灵感来源于电影《神奇旅程》1966年,研究在世界各地实现这个概念变成现实,因为这些小设备可以改变面对癌症诊断和个性化医疗将是一个巨大的进步。最近道格拉斯等人设计了一个DNA nanorobot测试基于一种淋巴瘤和白血病(11]。在一个临时版本,Rudchenko等提出了多个简单的分子链形成一个机器人。这些都是设计来确定一组特定的血细胞和标签。原则上,这个属性可以探索治疗和杀死特定的细胞12]。这只是一个开始,这一研究领域具有巨大的潜力和实用程序在医学科学和医疗保健领域。

Nano-biosensors POC设备对癌症蕴含着巨大的希望在常规分析以及偏远地区的癌症筛查。在资源匮乏的国家,这些系统都是一个福音,因为这些地区的癌症是死亡的主要原因和早期诊断可以拯救生命。我们可以预计,未来十年将带来一个新的领域纳米技术的精度和效率,参与我们可以期待奇迹。科学越来越丰富日复一日这波nano-biosensors或纳米POC设备显示一个有前途的未来癌症诊断仍然需要更多的实现,需要公共资源和私人投资之间的协同作用,共同努力下,卫生保健提供者和临床医生和普通人之间的意识对抗癌症。

引用

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2. Bossmann SH和泰勒DL。医疗点常规快速筛查:癌症诊断的未来?Exp牧师摩尔成岩作用。2013;13:107 - 109。
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5. 辛普森RJ,等。机械的见解糖苷酶化学。当今化学生物学观点》2008;12:72 - 77。
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7. Madhurantakam年代等al.In出版社。Biosens Bioelectron 87:832 2017; 841年。
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10. Ghafar-Zadeh大肠无线医疗点诊断应用程序集成的生物传感器。传感器2015;15:3236 - 3261。
11. 道格拉斯·SM nanorobot et al .药物控制释放。科学2012;335:831 - 834。
12. Rudchenko M, et al .自主评价细胞表面的分子级联。Nat Nanotechnol。2013; 8:580 - 586。