Журнал медицинских методов диагностики
Открытый доступ

Абстрактный

Структурированная ДНК-нанотехнология для диагностики заболеваний

Разия Каусар*, Дипшиха

Атомные достижения, включая биотехнологию, быстро развивались, предоставляя полезные активы для более глубоких и более обширных исследований в области наук о жизни. Например, передовые инновации в области секвенирования помогли человеческому геному распутать патогенез, наблюдать за развитием инфекции и давать предположения о болезнях. Впоследствии геномика, метаболомика, протеомика и транскриптомика распознали необычайное количество атомных маркеров, особенно для определения болезней. В настоящее время обычные симптоматические процедуры совершенствуются, чтобы различать недавно распознанные атомные маркеры. Новые гаджеты и новые материалы также создаются для определения. Они обладают сопутствующими характеристиками: I) восприимчивость достигает уровня одного атома; ii) стратегии обнаружения являются базовыми и быстрыми без смешанных действий; iii) методы являются всеобъемлющими для распознавания различных целей, включая нуклеиновые кислоты, белки, клетки и синтетические соединения; iv) они имеют потенциал для применения в местах оказания медицинской помощи. Среди особенно вдохновляющих событий можно отметить достижения в области микронанотехнологий, включая новые гаджеты на основе микрочипов, ДНК-наномашины и ДНК-наноматериалы.

Микронано-достижения намекают на достижения, которые планируются, реализуются и контролируются в микрометровых и/или, с другой стороны, нанометровых масштабах. Эти достижения включают в себя устройства на основе микрочипов, созданные микронанопроизводством, микронаноструктуры, специально спроектированные в микрометровых или потенциально нанометровых масштабах для новых возможностей, и микронаноматериалы, включая металлические наноматериалы и ДНК-наноматериалы. Микронано-достижения имеют обширные приложения, например, контролируемую транспортировку лекарств, фотоакустическую визуализацию, химиотерапию и биомедицинские исследования. Действительно, микронано-инновации имеют новые точки интереса для биомедицинского анализа, в свете того факта, что ключевые сегменты жизни попадают непосредственно в микронано-масштаб: от клеток (1–100 мкм) до органелл (от 100 нм до 1 мкм) и до белков, нуклеиновых кислот и различных синтетических веществ (1–100 нм), все в пределах области идентификации микронано-инноваций. Следующее поколение микронанотехнологий для диагностики можно охватить тремя различными новыми категориями: устройства на основе микрочипов, ДНК-наномашины и ДНК-наноматериалы.

For microchip-based gadgets, the terahertz (THz) innovation and the surface acoustic wave (SAW) innovation as the agents of optical sensors and acoustic wave sensors in central processor based gadgets has been summed up. For the DNA nanomachines, the symptomatic uses of DNA tweezers, DNA robots, and DNA walkers, for the DNA nanomaterials, the applications of DNA aptamers, DNAzymes, and mixture DNA nanomaterials as the agents of DNA nanomaterials has been talked about. While affectability and explicitness fluctuate among in vitro, ex vivo, and in vivo tests, in vitro results has been thought about.

Miniature nano innovation opens up a colossal appealing potential for the cutting edge diagnostics, for clinical settings, yet in addition for different applications in life sciences, just as for climate, veterinary, food science, and different fields. In terms of central processor based gadgets, THz innovation and SAW sensors have demonstrated their ultra-sensitivity of name free, enhancement free finding, and strong flexibility for recognition of nucleic acids, proteins, cells, and synthetics. For the DNA nanomachines, their application in findings has been studied. Because of the remarkable properties of Watson–Crick base matching, soundness, and programmability, DNA nanomachines, spoke to by DNA tweezers, robots, also, walkers, have been planned with subjective structures also, controllable movement practices. Particularly, when joined with central processor based gadgets, DNA nanomachines have been used as practical detecting interfaces for location.

В ДНК-наноматериалах, ДНК-аптамерах, ДНКзимах, а также кроссоверных ДНК-наноматериалах было получено множество деликатных биораспознающих компонентов для обнаружения цели, и они использовались в качестве приемлемых дополнений или заменителей текущих компонентов обнаружения. В отличие от большинства обычных методов, преимущества также и недостатки миниатюрных нанотехнологий, основанных на диагностике следующего поколения, очевидны. Например, из-за исключительных свойств миниатюрных нанотехнологий, включая деликатные гаджеты, программируемые ДНК-наномашины и утилитарные ДНК-наноматериалы, передовая диагностика сверхчувствительна и точна для миниатюрного/наномасштаба, который хорошо адаптируется к масштабам клеток, органелл, белков, нуклеиновых кислот и различных атомов. Как бы то ни было, существуют и недостатки, ограничивающие их интерпретацию реальными приложениями. Два существенных неудобства очевидны. Во-первых, стоимость миниатюрных нанотехнологий пока не подходит для широкого применения. И производство, и материальные затраты намного выше, чем у обычных стратегий, например, ПЦР, ИФА и FISH. Действительно, даже стоимость смесей ДНК все еще выше, чем у липосом или полимеров. Во-вторых, надежность миниатюрных наногаджетов и ДНК-наномашин не так высока, как у обычных стратегий. Например, быстрое разрушение ДНК, а также РНК в анализах крови остается невероятным испытанием.

Позже передовая диагностика, основанная на миниатюрных нанотехнологиях, дополнительно улучшит эффективность идентификации, предоставив ей возможность исследовать следующие цели, например, окружающие опухолевые клетки, экзосомы и т. д. Аналогичным образом, они увеличат адаптивность и адаптивность обнаружения различных органических симптоматических устройств, координируя наноматериалы с оптическими и акустическими датчиками. Они также могут быть использованы для успокоения транспортировки, лечения и биовычислений. Следует обратить внимание на то, что значительное количество оцененных здесь процедур пока еще находятся на ранней стадии и на данный момент не готовы к использованию в исследовательском центре. Несколько проблем еще предстоит решить, включая упомянутую ранее значительную стоимость производства миниатюрных нанотехнологий и отсутствие прочности ДНК-наномашин в сложной структуре. Несмотря на то, что передовая диагностика, основанная на миниатюрных нанотехнологиях, действительно должна пройти долгий путь, прежде чем в конечном итоге будет применена в клинических условиях, представляющие интерес моменты в достаточной степени продемонстрировали исключительный потенциал для функциональных приложений. Предполагается, что миниатюрные нанотехнологии сыграют основную роль в диагностике следующего поколения.