Công nghệ sinh học bao gồm một loạt các ngành từ việc sử dụng vi sinh vật trong sản xuất thực phẩm đến phát triển cơ quan nhân tạo. Trên thực tế, một trong những lĩnh vực đầu tiên ứng dụng công nghệ sinh học là quá trình sản xuất rượu vang. Nói chung, công nghệ sinh học có thể được định nghĩa là công nghệ dựa trên sinh học. Sử dụng quy trình tế bào và phân tử sinh học để phát triển các công nghệ và sản phẩm nhằm cải thiện chất lượng cuộc sống và môi trường của chúng ta.

[Xử lý bề mặt&Lớp phủ/Vật liệu sinh học&Thiết bị y tế]

Khi nghiên cứu y học phát triển, nó đã trở thành thông lệ để thay thế hoặc hỗ trợ các cấu trúc sinh học bị thiếu bằng cấy ghép.

Bề mặt của vật liệu sinh học thường được thiết kế và điều chỉnh để điều chỉnh các tính chất vật lý và hóa học của chúng, cải thiện chức năng của vật liệu sinh học trong mỗi ứng dụng. Tùy thuộc vào mục đích và chức năng mong muốn, nó có thể được sản xuất từ nhiều loại vật liệu khác nhau bao gồm titan, nhựa khác nhau, silicone hoặc đá vôi.

Tất cả các vật liệu đều có điểm chung là chúng phải tương thích sinh học, thường được thực hiện bằng cách xử lý bề mặt khác nhau hoặc thêm lớp phủ. Chúng tôi cung cấp một loạt các công cụ để giúp bạn thiết kế, sản xuất, mô tả và đánh giá các đặc tính bề mặt và tính chất của vật liệu sinh học.

Thiết kế và sản xuất lớp phủ tương thích sinh học

Thiết bị y tế thường được làm từ các kim loại khác nhau được đặt trực tiếp trong cơ thể. Trong những năm gần đây, các lớp phủ khác nhau thường được sử dụng để cải thiện khả năng tương thích sinh học của các thiết bị y tế. Ngoài khả năng tương thích sinh học cơ bản, các tính chất cần thiết khác như khả năng đáp ứng với các kích thích khác nhau, khả năng truyền thuốc và chất lượng kháng khuẩn cũng có thể được điều chỉnh trong các lớp phủ vật liệu sinh học này.

Polymer là một lớp vật liệu rất hấp dẫn cho cả lớp phủ bề mặt y sinh và sinh học. Polymer không chỉ cho thấy khả năng tương thích sinh học tốt, chúng cũng cho phép truyền thuốc. Polymer có thể dễ dàng sửa đổi bề mặt và khi không còn cần thiết, chúng có thể phân hủy theo thời gian. Trong phạm vi các polyme có sẵn, màng polyelectrolyte nhiều lớp cung cấp nhiềuKhả năng tạo ra lớp phủ bề mặt có tính chất mong muốn và do đó được sử dụng rộng rãi trong vật liệu sinh học. Những lớp phủ này cũng có thể được sửa đổi để giải phóng thuốc hoặc peptide hoạt động. Bàn chải polymer đáp ứng với những thay đổi về nhiệt độ, độ pH và cường độ ion cũng rất phổ biến.

Màng nhiều lớp polyelectrolyte được tạo ra bằng cách lắp ráp các lớp polycation và polyanion. Kỹ thuật lắp ráp lớp bằng cách sử dụng máy ngâm tẩm không chỉ chứng tỏ là một phương pháp tuyệt vời để lắng đọng polyelectrolyte, mà còn cho phép lắng đọng các hạt vô cơ hoặc các phân tử sinh học hoạt động trên bề mặt vật liệu sinh học, có lợi thế là phủ một bề mặt phức tạp.

Việc sử dụng lớp lắng đọng lắp ráp để cố định các hạt nano hydroxyapatite và TiO 2 trên PMMA polymethacrylate đã thiết lập một phương pháp phủ không nhiệt đơn giản và nhanh chóng (ACS Appl. Mater. and Interfaces 2016, 8,35565-35577). Trong một nghiên cứu khác, các tinh thể nano cellulose xốp và màng composite nano poly (ethanol) CNC/PVA (ACS Appl. Mater. and Interfaces 2014, 6, 12674-12683) được lắng đọng trên bề mặt thủy tinh bằng cách sử dụng các lớp lắp ráp.

Công nghệ QCM-D thường được sử dụng để theo dõi và mô tả đặc tính của bàn chải polymer cũng như xây dựng và đáp ứng màng polyelectrolyte nhiều lớp. Việc xây dựng từng lớp màng polyelectrolyte nhiều lớp có thể được đặc trưng theo thời gian thực như tốc độ hấp phụ, độ dày màng và độ cứng, hoặc các tương tác tiếp theo trên màng có thể được đặc trưng bao gồm liên kết chéo, giãn nở, vôi hóa, truyền thuốc và bám dính tế bào, v.v.

Đặc tính và đánh giá khả năng tương thích sinh học

Vì vật liệu sinh học được kết hợp với môi trường sinh học để thay thế hoặc cải thiện chức năng cơ thể của các cơ quan hoặc các chức năng khác, hiệu suất và khả năng tương thích sinh học của vật liệu sinh học hoặc thiết bị y tế phụ thuộc mạnh mẽ vào sự tương tác giữa bề mặt vật liệu sinh học và môi trường sinh lý của nó.

Khả năng tương thích sinh học của vật liệu sinh học có thể được nghiên cứu bằng cách đo góc tiếp xúc để mô tả độ bám dính của tế bào trên vật liệu sinh học. Góc tiếp xúc nước nhỏ và năng lượng tự do bề mặt cao cho thấy tài sản bám dính tốt của vật liệu. Độ nhám bề mặt cũng có thể ảnh hưởng đến sự tương tác giữa các vật liệu sinh học - tế bào.

Khả năng tương thích sinh học và làm ướt cũng đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của kính áp tròng, trong đó ống kính thoải mái đòi hỏi khả năng làm ướt tốt.

QSense QCM-D có thể đánh giá khả năng tương thích sinh học dựa trên các đặc tính tương tác giữa bề mặt và môi trường sinh lý, trả lời các câu hỏi về lượng hấp thụ protein, mức độ các tế bào gắn vào các vật liệu khác nhau, phản ứng miễn dịch do bề mặt gây ra và cách sửa đổi bề mặt vật liệu để tối ưu hóa chức năng của chúng. Do đó, nó là một công cụ hiệu quả để khám phá, mô tả và tối ưu hóa các đặc tính của vật liệu sinh học.

Khả năng tương thích sinh học Bề mặt Titan xốp

Khi đo góc tiếp xúc trên bề mặt vật liệu sinh học thô, độ nhám bề mặt nên được xem xét. Titan là một kim loại thường được sử dụng trong các ứng dụng cấy ghép xương. Một mức độ xốp là thuận lợi cho sự tích hợp xương, do đó, đo độ nhám bề mặt là một công việc thường xuyên trong phát triển vật liệu sinh học. Việc đo góc tiếp xúc điều chỉnh độ nhám có thể tách tác động của giá trị tiếp xúc gắn độ nhám ra.

App Digest - Ảnh hưởng của hình dạng và độ ẩm đối với khả năng tương thích sinh học

[REFERENCES [Tên bảng tham chiếu] (

Đặc tính ướt của kính áp tròng

Độ ẩm của kính áp tròng là thước đo khả năng của ống kính để hỗ trợ màng nước mắt liên tục và chống vỡ trên bề mặt của nó. Các ống kính có độ ẩm hạn chế không thoải mái và giảm hiệu suất thị giác. Sử dụng các loại lớp phủ khác nhau để cải thiện chất lượng của ống kính.

Đánh giá hiệu suất làm ướt của kính áp tròng bằng các phép đo góc tiếp xúc tĩnh và động. Nó thường được đo bằng cách sử dụng phương pháp chụp bong bóng, vì nó có thể bắt chước tình trạng của mắt và giữ bề mặt của ống kínhTrạng thái hydrat hóa. Góc lùi mô phỏng điều kiện khi mí mắt mở và màng nước mắt bắt đầu vỡ trên ống kính. Mặt khác, góc phía trước mô phỏng điều kiện khi mí mắt đóng lại và màng nước mắt trên ống kính bắt đầu phục hồi.

Tải xuống App Digest: "Nghiên cứu kính áp tròng Bubble Capture"

Đặc tính thời gian thực của hấp phụ protein

Khi vật liệu sinh học hoặc thiết bị y tế được đặt trong cơ thể, protein bắt đầu hấp thụ vào bề mặt gần như ngay lập tức. Trong một số trường hợp, chẳng hạn như cấy ghép phẫu thuật thẩm mỹ, sự hấp phụ này có lợi vì protein có thể thúc đẩy sự gắn kết của tế bào để cấy ghép liên kết hữu cơ. Trong các trường hợp khác, chẳng hạn như stent, vì sự hấp phụ của một số protein, đặc biệt là fibrinogen, có thể gây ra liên kết tiểu cầu và huyết khối hoặc phản ứng miễn dịch tiếp theo, sự hấp phụ protein thường không thuận lợi. Cấu trúc của protein cũng có thể xác định hoạt động của một bề mặt và các phản ứng sinh học có thể đi kèm với nó. Tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể, bề mặt vật liệu có thể được sửa đổi để tạo ra hiệu ứng mong muốn.

Công nghệ QCM-D cho phép phân tích sự hấp thụ protein trên các bề mặt khác nhau trong thời gian thực. Cụ thể, số lượng protein liên kết cũng như tốc độ hấp phụ có thể được phân tích. Thông tin cấu trúc cũng có thể được suy ra từ các phản ứng tiêu tán, đặc biệt là khi protein có hình dạng kéo dài. Điều này giúp sàng lọc các vật liệu thiết bị y tế mới và sửa đổi bề mặt và giúp hiểu cơ chế hấp thụ protein.

Mô tả thời gian thực của sự bám dính tế bào và lây lan

Sự bám dính của tế bào vào bề mặt của vật liệu sinh học có thể là yếu tố chính trong việc điều chỉnh khả năng tương thích và tích hợp sinh học của chúng. Ví dụ, sự kết dính của nguyên bào xương và nguyên bào sợi có thể thúc đẩy sửa chữa mô và chữa lành vết thương. Sự bám dính tế bào phụ thuộc vào các tính chất bề mặt, chẳng hạn như năng lượng bề mặt, độ nhám và protein hấp thụ trên bề mặt.

Công nghệ QCM-D cung cấp mộtĐặc biệtCách theo dõi tế bào, cho dù là trong quá trình bám dính tế bào ban đầu, hay trong quá trình trải rộng tế bào và quá trình hình thái học thời gian thực. Mô-đun cửa sổ QSense cho phép nghiên cứu QCM-D và kính hiển vi quang học đồng thời, liên kết các thay đổi hình thái và đặc tính nhớt của tế bào.

Đặc tính của Biomination

Tích hợp hoặc cố định vật liệu sinh học trong cấu trúc xương là một bước quan trọng để đạt được cấy ghép thành công. Một trong những lý do chính khiến việc cấy ghép thất bại là sự cố định xương kém của vật liệu sinh học. Để tăng cường sự cố định của cấy ghép, lớp phủ gốm sinh học Canxi Phosphate (CaP) được sử dụng như một giao diện hoạt tính sinh học giữa cấy ghép và các mô xung quanh. Những lớp phủ này có thể được chuẩn bị trên màng polyelectrolyte nhiều lớp, và bề mặt được sửa đổi để tạo ra sự hình thành hạt nhân tinh thể và tăng trưởng có kiểm soát của CaP. Phương pháp này có ưu điểm là có thể áp dụng cho các hình dạng phức tạp và vật liệu xốp.

QCM-D có thể được sử dụng để theo dõi tốc độ và mức độ khoáng sinh học trong thời gian thực để hiểu các cơ chế khoáng sinh học và điều chỉnh chức năng của màng nhiều lớp polyelectrolyte.

Bài viết blog liên quan

[Làm thế nào độ nhám bề mặt và độ ẩm ảnh hưởng đến khả năng tương thích sinh học]

[Xây dựng nhu cầu về chip hydroxyapatite]

[Top 5 chip QSense cho nghiên cứu thiết bị y tế vật liệu sinh học]

[Phỏng vấn Giáo sư Joy về Nghiên cứu Vật liệu Sinh học Phần II]

[Phỏng vấn giáo sư Joy về nghiên cứu vật liệu sinh học]

[Hấp thụ protein trên vật liệu sinh học]

[Xử lý bề mặt&Lớp phủ/Dược phẩm]

Trong nghiên cứu và phát triển thuốc, có một số lượng lớn các bề mặt cần được xem xét và điều chỉnh hành vi và hiệu suất của chúng để đạt được hiệu suất tốt trong tương tác với môi trường xung quanh.

Bề mặt điển hình này là lớp phủ của sản phẩm như máy tính bảng thuốc, tính chất của nó ảnh hưởng đáng kể đến việc phân phối và giải phóng các hợp chất dược phẩm. Một số bề mặt rất quan trọng khác là những bề mặt mà thuốc tiếp xúc trong giai đoạn xây dựng, lưu trữ và quản lý, cũng như các tình huống mà mỗi tương tác bề mặt có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của thuốc.

Phát triển dược phẩm

Sử dụng QSenseĐộ nhạy khối lượng ở mức Nack cung cấp tiềm năng vô hạn cho việc khám phá và phát triển thuốc. quaSử dụng QSenseCác hoạt động nghiên cứu được thực hiện bao gồm:

Trong một loạt các điều kiện thí nghiệm, sự tương tác của các loại thuốc phân tử nhỏ với protein, màng tế bào và RNA được theo dõi chính xác trong thời gian thực. [1]

Tương tác protein-protein[2]

Cấu trúc của RNA thay đổi khi các phân tử nhỏ tương tác với nó.[3]

Phân phối thuốc

Sử dụng QSenseNó đã được chứng minh là một kỹ thuật hiệu quả về chi phí và hiệu quả về thời gian, đặc biệt thích hợp để mô tả các hạt nano lipid (LNP) và đặc tính phân phối thuốc của chúng. Nhiều tài liệu chứng minhSử dụng QSenseCó thể được sử dụng cho:

Phân tích ái lực liên kết của protein huyết thanh với các hạt nano lipid (LNP). [1]

Liên kết và giải phóng các phân tử sinh học như siRNA và mRNA trên LNP. [1]

Chuyển LNP đến cơ quan mục tiêu [6]

Sàng lọc ái lực liên kết của protein huyết thanh với LNPs trong môi trường không có tế bào. [1]

Phân tích các biến đổi bề mặt của LNP[8]

Tương tác lipid với các phân tử hoạt tính sinh học, bao gồm thuốc, DNA và siRNA. [1]

Ảnh hưởng của ApoE đến sự phân bố thành phần lipid và cấu trúc LNP tổng thể sau khi gắn kết. [1]

Mảng nanopore để lưu trữ LNP chức năng[25]

Công thức LNP để cải thiện hiệu quả phân phối tải axit nucleic của LNP [26]

Sử dụng cDNA để cố định các vi nang vào lớp lipid kép hỗ trợ.[27]

Tương tác của các copolymer khối ổn định với màng lipid mô phỏng sinh học. [1]

Phát triển và tối ưu hóa công thức chuẩn bị Phân tích ổn định protein trong quá trình sản xuất dược phẩm sinh học Bảo quản và quản lý

利用QSense Loại tiêu tán Quartz Crystal Micro ScalePhân tích đánh giá sự ổn định và khả năng tương thích vật liệu của công thức dược phẩm sinh học

Sự ổn định và khả năng tương thích vật liệu là rất quan trọng trong vòng đời năng động của dược phẩm sinh học, từ ý tưởng nghiên cứu và phát triển ban đầu đến sử dụng bệnh nhân. Các tương tác phức tạp của thuốc sinh học với các bề mặt khác nhau trong quá trình sản xuất, lưu trữ và quản lý có thể dẫn đến những thách thức như hấp phụ ngẫu nhiên, giảm nồng độ hoặc hình thành các hạt protein.

Hoạt động sàng lọc để giảm rủi ro

Và phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn là rất quan trọng để tránh quấy nhiễu thời gian biểu và tổn thất tài chính. Trong quá trình phát triển, sàng lọc hoạt động của sự bất ổn do bề mặt gây ra có thể giúp giảm nguy cơ thất bại sau này.Sử dụng QSense® QCM-D có thể cung cấp một phân tích toàn diện về các tương tác dược phẩm sinh học, cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự hấp thụ phân tử ở quy mô nano, những thay đổi cấu trúc không phụ thuộc để phát hiện nhanh sự không tương thích.

Khả năng chính của QSense QCM-D như một công cụ đánh giá sớm cho sự thành công của dược phẩm sinh học

Phân tích sự tương tác của dược phẩm sinh học với các vật liệu bề mặt liên quan
Đánh giá nhanh tác động của các vật liệu được sử dụng trong các liên kết khác nhau của sản xuất, lưu trữ và quản lý trong giai đoạn đầu phát triển thuốc sinh học đối với công thức hoàn chỉnh.

Giảm thiểu rủi ro bằng cách chủ động phát hiện sự không tương thích
Nhanh chóng đo lượng hấp phụ của công thức ứng cử viên trên các bề mặt liên quan và xác định các cách để giảm thiểu sự không tương thích.

Theo dõi sự hấp thụ kháng thể và phụ liệu trong thời gian thực
Hiểu cơ chế hoạt động của các chất hoạt động bề mặt và tiềm năng của chúng như một chất ổn định.

QSense tiến hành đánh giá phát triển công thức

Xác định mức độ hấp phụ kháng thể trên các vật liệu bề mặt khác nhau

Hiểu biết sâu sắc về sự sắp xếp phân tử của bề mặt vật liệu

Xác định bề mặt nào có thể gây ra các vấn đề không tương thích?

Đánh giá tác dụng của phụ liệu đối với hấp phụ kháng thể

Khám phá những thay đổi về nồng độ, độ pH, nhiệt độ, vật liệu bề mặt hoặc loại chất hoạt động bề mặt ảnh hưởng đến mức độ hấp phụ như thế nào.

Đọc trường hợp

tải xuốngDa trắngTìm hiểu thêm về cách sử dụng công nghệ vi cân bằng tinh thể thạch anh tiêu tán QSense để giảm nguy cơ phát hiện không tương thích muộn và hơn thế nữa.

Tải White SkinĐánh giá sự ổn định và khả năng tương thích vật liệu của các chế phẩm dược phẩm sinh học bằng cách sử dụng phân tích microscale tinh thể thạch anh tiêu tán QSensesách

Các trường hợp điển hình bao gồm:

Tương tác của thuốc với các bề mặt như polymer, thủy tinh, oxit kim loại và kim loại, dầu silicone [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]

Tác dụng của phụ liệu trong việc giảm sự hấp phụ của thuốc-protein lên bề mặt. [1]

Ảnh hưởng của các điều kiện công thức (nồng độ, pH, nhiệt độ, v.v.); [18]

Ảnh hưởng của ứng suất giao diện và giao diện trong phát triển sản phẩm sinh học[19]

* Lưu ý: Lên đến 200 loại chip, bề mặt chip có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của người dùng

Sự tương tác của vật liệu sinh học với các mô của con người

Khả năng tương thích sinh học của cấy ghép và vật liệu sinh học trong cơ thể con người là chìa khóa để chúng hoạt động thành công.Sử dụng QSensePhân tích in vitro về sự tương tác của bề mặt cấy ghép hoặc vật liệu sinh học với máu và mô người ở cấp độ phân tử được cung cấp.

Sự tương tác của các công thức chăm sóc mắt khác nhau với bề mặt màng nhầy/tế bào [20].

Phát triển Biosensor

Sử dụng QSenseNó cũng được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển các loại cảm biến như cảm biến sinh học protein và cảm biến phát hiện tức thì.

Cảm biến sinh học protein[21],[22]

Cảm biến phát hiện tức thời (Point-of-care sensors)[23]

Sản phẩm QSense QCM-DLà một kỹ thuật nhạy cảm bề mặt để phát hiện sự tương tác giữa các phân tử và bề mặt ở quy mô nano. Nó có thể được sử dụng để phân tích các hiện tượng như hấp phụ, giải hấp phụ và thay đổi cấu trúc của lớp đính kèm bề mặt.

Sử dụng QSenseDựa trên công nghệ QCM-D

Microscale Quartz Crystal (QCM-D) là một công nghệ thời gian thực, nhạy cảm bề mặt có thể được sử dụng để phân tích hiện tượng tương tác bề mặt, hình thành màng và đặc tính màng.

Khám phá QCM-D

QSense Omni Loại tiêu tán Quartz Crystal Micro Scale

Sử dụng QSense OmniĐược tạo ra bởiSản phẩm QCM-DNgười tiên phong của công nghệ Thụy Điển Baillin Technology Co., Ltd. thúc đẩy nghiên cứu và phát triển mô hình microscale tinh thể thạch anh tiêu hao thế hệ mới nhất, làSản phẩm QCM-DCông nghệ mớiNgười tập hợp thành công.OmniĐộ nhạy cao hơn bất kỳ QCM nào trên thị trường, cho phép nó định lượng và theo dõi các phân tử nhỏ hơn, các quá trình nhanh hơn và là công cụ lý tưởng để nghiên cứu các quá trình sinh học. Với hơn 200 loại vật liệu bề mặt chip và lớp phủ để lựa chọn, QSense hỗ trợ mô phỏng môi trường và quy trình sinh học thực tế để mô tả tốc độ hấp thụ protein, hình thành màng mỏng, độ cứng của lớp hấp phụ, vôi hóa, gắn tế bào, v.v.

Sử dụng QSense OmniLoại tiêu tán Quartz Crystal Micro Scale

Khả năng phát hiện những thay đổi nhỏ đến 24 ng/cm2 trên bề mặt chip

Trao đổi chất lỏng nhanh hơn (5 lần so với thế hệ trước), cung cấp phân phối mẫu nhanh hơn và rõ ràng hơn

Đầy đủ các tính năng tự động hóa để giảm thiểu sự phụ thuộc của người dùng

Quy trình làm việc được sắp xếp hợp lý hơn và giao diện phần mềm mới và trực quan giúp QCM-D dễ dàng hơn cho nhiều người dùng hơn.

Lợi thế của QSense

Dụng cụ phòng thí nghiệm tự động, trực quan

Dễ dàng thực hiện trong phòng thí nghiệm

Dữ liệu thời gian thực về tương tác protein

Hiểu rõ các quy trình và cơ chế tương tác

Số lượng mẫu yêu cầu thấp đến 90 μl

Nhận kết quả có giá trị từ một lượng nhỏ mẫu

Kết quả trong vòng vài giờ

Nhanh chóng hiển thị kết quả cuối cùng

Kịch bản chuẩn có thể lập trình sẵn

Dễ dàng thiết lập và tái tạo phép đo

Nhiều chip tùy chọn

Chip QSense cho dược phẩm sinh học

Chip QSenseCho phép bạn đo lường sự tương tác của nhiều loại vật liệu bề mặt liên quan được sử dụng để sản xuất, lưu trữ và quản lý kháng thể và các loại thuốc sinh học khác - từ kim loại, vật liệu thủy tinh đến polyme như thép không gỉ, thủy tinh borosilicate và polyme sinh học.

Chip PDMS QSense

PDMSĐó là ống tiêm bôi trơn và các thiết bị phòng thí nghiệm tương tự.tốtSự lựa chọn, trong đó duy trì tính toàn vẹn của các mẫu chất lỏng và sinh học được lưu trữ là rất quan trọng. Ngoài ra, các đặc tính cách nhiệt và điện của nó bảo vệ các mẫu và thành phần nhạy cảm.

Khám phá chip đáp ứng nhu cầu của bạn

Chip là trung tâm của thử nghiệm QCM-D.Duyệt các loại trên thị trườngĐầy đủChip, tìm ra vật liệu chip và lớp phủ nàoPhù hợpnhu cầu nghiên cứu của bạn.

Đặc tính ướt để sản xuất tấm phủ

Lớp phủ trên máy tính bảng phục vụ nhiều mục đích. Lớp phủ được sử dụng để che giấu hương vị hoặc mùi, để bảo vệ thuốc khỏi sự xâm lấn của môi trường axit dạ dày hoặc để bảo vệ nội mạc dạ dày khỏi các loại thuốc xâm lấn. Lớp phủ cũng có thể được thiết kế để kiểm soát các tính năng phát hành của thuốc. Vì bất kỳ lý do gì, lớp phủ được áp dụng cho lõi máy tính bảng và một trong những tiền đề thành công là độ bám dính tốt của lớp phủ với máy tính bảng.

Để đảm bảo độ bám dính tốt, việc chuẩn bị lớp phủ nênTrải rộng trên bề mặt máy tính bảng. Nếu có một số xâm nhập vào lỗ chân lông của máy tính bảng, độ bám dính được tăng cường. Sự lây lan của các tác nhân phủ trên bề mặt máy tính bảng có thể được đánh giá bằng góc tiếp xúc và các phép đo năng lượng tự do bề mặt. Vì độ xốp bề mặt cũng đóng một vai trò, liên kếtĐộ nhám bề mặtĐo lường và xác định điều chỉnh độ nhámGóc tiếp xúcCó thể cung cấp thêm hiểu biết về vấn đề này.

Trong một số trường hợp, không thể nén thuốc ở dạng viên vì nó có thể thay đổi tính chất làm ẩm. Phương pháp Washburn thường được sử dụng để xác định các hợp chất của thuốc.Góc tiếp xúc. Phương pháp Washburn cũng được sử dụng để nghiên cứu độ ẩm trong các quá trình như lớp phủ polymer khô, trong đó bột polymer được kết hợp với các chất phụ gia khác nhauGóc tiếp xúcThật thú vị.

Đo góc tiếp xúc của các hợp chất dược phẩm

Ngành công nghiệp dược phẩm thường sử dụng các loại bột khác nhau làm hợp chất dược phẩm, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu hành vi làm ướt của bột.

Độ ẩm của bột có thể được áp dụngThiết bị Sigma 700/701Sử dụng phương pháp Washburn. Trong phương pháp Washburn, góc tiếp xúc được tính toán dựa trên sự gia tăng trọng lượng theo thời gian khi bột tiếp xúc với chất lỏng.

Tài liệu tham khảo

[1] Kiểm soát phân tử nhỏ của hoạt động chống khối u và độc tính ngoài khối u của một chất tham gia tế bào T siêu phân tửNat, sinh học. Eng 2024, 8 (5), 513–528. https://doi.org/10.1038/s41551-023-01147-6.

[2] Genentech–Đặc điểm đàn hồi nhớt của các công thức kháng thể nồng độ cao bằng cách sử dụng cân bằng vi khuẩn tinh thể thạch anh với giám sát phân tánTạp chí Khoa học Dược phẩm 2009, 98 (9), 3108-3116.
https://doi.org/10.1002/jps.21610.

[3] RocheTái tạo và phân tích chức năng của virus viêm gan C NS5B Polymerase trên một lớp lipid được hỗ trợACS Cent. Khoa học. 2016, 2 (7), 456–466. https://doi.org/10.1021/acscentsci.6b00112.

[4]Một phương pháp nhanh chóng và đáng tin cậy dựa trên thiết bị QCM-D để sàng lọc các tương tác hạt nano / máuCảm biến sinh học 2023, 13 (6), 607. https://doi.org/10.3390/bios13060607.

[5]Một nghiên cứu QCM-D và SAXS về sự tương tác của các hạt nano lipid tinh thể lỏng Lyotropic chức năng với siRNAChemBioChem 2017, 18 (10), 921–930. https://doi.org/10.1002/cbic.201600613.

[6]Cấu trúc lipid trợ giúp ảnh hưởng đến sự hấp thụ protein và phân phối các hạt nano lipid đến lách và ganBiomater. Khoa học. 2021, 9 (4), 1449–1463.
https://doi.org/10.1039/D0BM01609H.

[7] AstraZeneca -Sàng lọc tính liên kết của protein huyết thanh với các hạt nano lipid trong môi trường tự do tế bàoTạp chí Colloid và Khoa học Giao diện 2022, 610, 766-774. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.11.117.

[8]Thông tin sâu sắc về cơ chế tương tác giữa các hạt nano lai lipid-polymer có thể hít vào và chất hoạt động bề mặt phổiTạp chí Colloid và Khoa học Giao diện 2023, 633, 511-525.
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.11.059.

[9]Về tương tác giữa RNA và các lớp lipid có thể titrat: tác động đối với việc cung cấp RNA với các hạt nano lipidNanoscale 2024, 16 (2), 777–794.
https://doi.org/10.1039/D3NR03308B.

[10] Genentech -Hấp thụ và tổng hợp kháng thể đơn clonal tại giao diện dầu silicone-nướcMol. Dược phẩm 2021, 18 (4), 1656-1665. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.0c01113.

[11] Bristol-Myers SquibbHiểu cơ chế của tương tác dầu protein-siliconePharm Res 2012, 29 (6), 1689–1697.
https://doi.org/10.1007/s11095-012-0696-6.

[12] Bristol-Myers Squibb -Hấp thụ chất hoạt động bề mặt loại polypropylene oxyt-polyethylene oxyt trên bề mặt của vật liệu liên quan đến dược phẩm: tác dụng của năng lượng bề mặt và cấu trúc chất hoạt động bề mặtPhát triển và công nghệ dược phẩm 2019, 24 (1), 70-79. https://doi.org/10.1080/10837450.2018.1425431.

[13] Bristol-Myers Squibb -Đặc điểm hạt cho một sản phẩm dược phẩm protein được lưu trữ trong ống tiêm điền sẵn bằng cách sử dụng hình ảnh dòng chảy vi mô, Archimedes và Microbalance Crystal Quartz với phân tánAAPS J 2017, 19 (1), 110–116.
https://doi.org/10.1208/s12248-016-9983-1.

[14] Pfizer -Kỹ thuật một máy bơm piston gốm để giảm thiểu sự hình thành hạt cho một miễn dịch globulin điều trị: Một cách tiếp cận kết hợp yếu tố và mô hình.J Adv Manuf & Process 2023, 5 (1), e10142.
https://doi.org/10.1002/amp2.10142.

[15]Hấp thụ kháng thể và định hướng trên bề mặt thủy tinhLangmuir 2012, 28 (3), 1765–1774.
https://doi.org/10.1021/la203095p.

[16] AstraZeneca–Tác động của giao diện kim loại đối với sự ổn định và chất lượng của một protein hợp nhất điều trịMol. Dược phẩm 2020, 17 (2), 569-578. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.9b01000.

Janssen Pharmaceuticals (Johnson và Johnson)Quartz Crystal Microbalance như một công cụ dự đoán cho các tương tác xây dựng vật liệu thuốc trong quản lý thuốc protein tĩnh mạchTạp chí Khoa học Dược phẩm 2023, 112 (12), 3154–3163. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2023.07.019.

[18] Eli LillyTương tác bề mặt của kháng thể đơn clonal được đặc trưng bởi sự cân bằng nhỏ tinh thể thạch anh với sự tiêu tan: Tác động của tính thủy thủy và tự tương tác proteinTạp chí Khoa học Dược phẩm 2012, 101 (2), 519-529.
https://doi.org/10.1002/jps.22771.

[19] Bristol-Myers Squibb -Tổng quan về tác động của sự không ổn định giao diện protein đối với sự phát triển của các sản phẩm sinh họcTrong sự bất ổn của protein tại các giao diện trong quá trình phát triển sản phẩm dược phẩm; Li, J., Krause, ME, Tu, R., Eds.; Tiến bộ AAPS trong dòng khoa học dược phẩm; 2021; Vol. 43, trang 1–8.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-57177-1_1.

[20] Novartis Pharma -Hiểu tính chất hấp thụ và tính ổn định phim nước mắt tiềm năng của chất bôi trơn tái kết hợp của con người và mucins dưới axillary của bò trong mô hình phim nước mắt in vitroColloid và bề mặt B: Biointerfaces 2020, 195, 111257. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111257.

[21]Phát hiện chế độ kép và không có nhãn của exosoms từ plasma bằng cách sử dụng một điện hóa Quartz Crystal Microbalance với giám sát phân tánHậu môn. Hóa học. 2022, 94 (5), 2465–2475. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04282.

[22]Cảm biến sinh học QCM-D khuếch đại cho protein dựa trên các hạt nano vàng có chức năng aptamerCảm biến sinh học và điện tử sinh học 2010, 26 (2), 575-579. https://doi.org/10.1016/j.bios.2010.07.034.

[23]Kênh vi sinh học PDMS được đánh giá là cảm biến cho tế bào CD4 + con người - Khái niệm về phương pháp chăm sóc điểm để theo dõi HIVCảm biến và bộ truyền động B: Hóa học 2007, 123 (2), 847-855.
https://doi.org/10.1016/j.snb.2006.10.034.

[24]Apolipoprotein E Binding Drives Sự sắp xếp lại cấu trúc và thành phần của các hạt nano lipid chứa mRNA.ACS Nano 2021, 15 (4), 6709–6722. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10064.

[25]Phát triển bao bì nano để lưu trữ và vận chuyển các hạt nano lipid có tải.Nano Lett. 2023, 23 (14), 6760–6767.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01271.

[26]Nhận xét thiết kế cấu trúc hướng dẫn sự phát triển của các hạt nano lipid để cung cấp axit nucleic.Ý kiến hiện tại trong Colloid & Interface Science 2023, 66, 101705. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2023.101705.

[27]QCM-D Investigations on Cholesterol-DNA Tethering of Liposomes to Microbubbles for Therapy.J. Phys. Hóa học. B 2023, 127 (11), 2466–2474.
https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c07256.

[28]Các đồng polymer khối dựa trên NIPAM lipophilic phản ứng nhiệt như chất ổn định cho các hạt nano khối dựa trên lipid.Colloid và bề mặt B: Giao diện sinh học 2022, 220, 112884. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2022.112884.

[Giao diện sinh học/màng sinh học]

Bạn đang khám phá một thế giới dựa trên cấu trúc lipid?

Các màng sinh học và liposome dựa trên cấu trúc lipid được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu. Ví dụ, trong thiết kế và phát triển các hệ thống cảm biến sinh học mới, lớp phủ vật liệu sinh học và hệ thống phân phối thuốc, các cấu trúc này hoạt động như các ứng dụng như bề mặt trơ, bề mặt tương thích sinh học, bắt chước màng tế bào hoặc tàu sân bay vận chuyển.

Trong nghiên cứu màng sinh học, có hai phương pháp có thể được sử dụng. Một cấu trúc mô hình màng sinh học nổi có thể được hình thành trên giao diện không khí-nước, cho phép bạn mô phỏng các đặc điểm và điều kiện của môi trường tế bào.

Một phương pháp khác là hình thành một màng sinh học hỗ trợ hoặc cấu trúc dựa trên lipid trên một chất nền rắn. Lớp lipid kép được hỗ trợ là lớp lipid lắng đọng trên bề mặt và bao gồm một tỷ lệ lipid được xác định trước có thể được dán nhãn là các phân tử khác nhau hoặc protein màng nhúng. Những bộ phim này có thể giúp hiểu các quá trình sinh học và đóng vai trò là yếu tố quan trọng trong việc chuẩn bị vật liệu sinh học. Chúng cũng có thể tham gia vào các cấu trúc phức tạp hơn như thiết kế cảm biến sinh học và với các phân tử sinh học hoặc tổng hợp khác nhau như phối tử. DNA、 Sự tương tác của các hạt nano, polymer hoặc các cấu trúc lipid khác.

Trong thiết kế và phát triển thuốc nano, các cấu trúc nano dựa trên lipid có thể hoạt động như các mạch máu và các tàu sân bay nhắm mục tiêu để vận chuyển thuốc. Nhúng thuốc quan tâm vào cấu trúc nang hoặc micellar, phù hợp với điều kiện môi trường cụ thể, tăng cường bảo vệ thuốc trong việc ổn định và giảm độc tính, kéo dài thời gian chu kỳ, kiểm soát tốc độ giải phóng và cải thiện mục tiêu mô.

Mô hình màng sinh học nổi

Hầu hết các phản ứng sinh hóa xảy ra xung quanh màng tế bào hoặc bên trong màng phospholipid kép. Màng tế bào ảnh hưởng đến sự gấp protein và tạo ra các vi môi trường cụ thể phản ứng. Để hiểu và mô phỏng các hệ thống sinh học thực tế, các tương tác này phải được nghiên cứu trong môi trường mô phỏng các điều kiện tự nhiên. Màng đơn phân Langermuel của màng phospholipid đã được chứng minh là một hệ thống mô hình màng sinh học tốt.

Màng phospholipid đơn lớp Langermuel tương tự như màng bán sinh học, có thể được sử dụng làm màng tế bào mô hình và đã được tài liệu xác nhận là một mô hình tuyệt vời cho các hệ thống sinh học. Trong các lớp đơn phân tử trôi nổi tự do, sự khuếch tán và động lực học của các phân tử gần giống với cách chúng hoạt động trong hệ thống thực tế. Trong tự nhiên, hầu hết các phản ứng sinh hóa xảy ra ở giao diện màng sinh học, và các màng mô hình nổi tự do cho phép phân tử khuếch tán và di chuyển tự nhiên. Để nghiên cứu màng sinh học của tế bào, máy phân tích màng Langmuir có thể được kết hợp với nhiều cảm biến và dụng cụ khác ngoài cán cân màng Langmuir. Các kỹ thuật nghiên cứu khác bao gồm PM-IRRAS, BAM, SPOT, kính hiển vi huỳnh quang và kính hiển vi thông thường, cho phép nghiên cứu sự tương tác của các phân tử, định vị phân tử, tích tụ và hình thành vi vùng trong một lớp phân tử đơn lẻ.

Mô phỏng hành vi của chất hoạt động bề mặt phổi

Các chất hoạt động bề mặt phổi bao phủ các phế nang của phổi và đóng một vai trò quan trọng trong quá trình làm cho hơi thở dễ dàng hơn. Trong quá trình hít phải, các chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của mô khoảng 15 lần, làm cho phế nang mở rộng dễ dàng hơn. Khi thở ra, diện tích bề mặt của phế nang giảm cho phép các chất hoạt động bề mặt tập trung nhiều hơn vào bề mặt. Sức căng bề mặt gần bằng không được tạo ra vào cuối hơi thở, có thể ngăn chặn sự sụp đổ phế nang.

Dipalmityl phosphatidylcholine (DPPC) là một phospholipid có mặt trên bề mặt phế nang.Giai đoạn rắn có trật tự cao của DPPC duy trì sức căng bề mặt gần bằng không của phế nang khi thở ra. Để mô phỏng hành vi của các tác nhân hoạt động bề mặt thực tế trong phế nang, các phép đo cần được thực hiện với sức căng bề mặt gần bằng không. Nghiên cứu cho thấy máy phân tích màng trượt băng KSV NIMA Langmuir có thể được sử dụng để đo sức căng bề mặt gần bằng không của DPPC.

Áp dụng Digest: Áp suất bề mặt lớp phân tử đơn cao đạt được bằng cách sử dụng máy phân tích màng trượt Ribbon: Chất hoạt động bề mặt phổi ở độ căng bề mặt gần bằng không

Hỗ trợ xây dựng cấu trúc lipid

Ngâm Langmuir-blodgett (LB) và Langmuir-Schaefer (LS) là phương pháp chuẩn bị phospholipid hai lớp phospholipid được tạo thành từ hai lipid khác nhau. Kết hợp các phương pháp LB và LS, một lớp lưỡng phân tử phospholipid không đối xứng thành phần lipid cũng có thể được tạo ra. Ví dụ, một số cảm biến sinh hóa có thể được chuẩn bị để sử dụng trong phổ cộng hưởng plasma bề mặt, đo cân bằng vi tinh thể thạch anh và phổ năng lượng quang điện tử tia X. Phương pháp thứ ba là chuẩn bị một lớp phospholipid kép được hỗ trợ trực tiếp trên bề mặt bằng cách vỡ và hợp nhất các túi trong thiết lập QCM-D.

Hỗ trợ Biofilm - Chuẩn bị và mô tả

Cho dù chúng ta đang xử lý màng sinh học được hỗ trợ, liposome hoặc các cấu trúc dựa trên lipid khác, khả năng sử dụng QSense QCM-D để mô tả và xác minh các quá trình hấp thụ và giải phóng liên quan trên bề mặt là rất quan trọng để hiểu, điều chỉnh và tối ưu hóa các hệ thống dựa trên lipid. Ví dụ, động lực hình thành màng lipid hỗ trợ có thể được theo dõi trên bề mặt và khối lượng của màng hai lớp được hình thành có thể được đánh giá. Các tương tác tiếp theo với màng lipid cũng có thể được theo dõi, chẳng hạn như sự hấp thu hoặc liên kết của các phân tử liên kết màng hoặc xác minh các phần bị lỗi của chúng. Trong bối cảnh y học nano, các quá trình hấp thụ, truyền và giải phóng các cấu trúc nano dựa trên lipid có thể được mô tả đặc trưng và các mạch máu có thể được vận chuyển như các loại thuốc nhắm mục tiêu.

[Giao diện sinh học/Tương tác phân tử sinh học]

Phân tích các tương tác phân tử sinh học là trọng tâm của nhiều lĩnh vực kỷ luật, từ hóa sinh và công nghệ sinh học đến khoa học dược phẩm. Là trọng tâm của nghiên cứu và phát triển khoa học cơ bản và ứng dụng, mục tiêu của nghiên cứu tương tác phân tử sinh học là từ việc đạt được kiến thức thuần túy và hiểu biết về các hệ thống và chức năng sinh học, đến việc sử dụng kiến thức thu được để áp dụng vào thiết kế thuốc, cảm biến sinh học và công nghệ cải thiện chất lượng cuộc sống của chúng ta.

Hiểu biết cơ bản về tương tác phân tử sinh học

Ví dụ, sự hiểu biết cơ bản về cơ chế tương tác lipoprotein và protein-ligand là mục tiêu trong các nghiên cứu cơ bản và ứng dụng, trong đó các hệ thống này được nghiên cứu và đặc trưng cho các quá trình tương tác phân tử sinh học.

QSense QCM-D là một phương pháp phát hiện và giám sát các tương tác phân tử sinh học trong thời gian thực, chẳng hạn như động lực liên kết và tương tác và thay đổi cấu trúc của lớp phân tử. Phương pháp này đã được sử dụng để cải thiện sự hiểu biết về các cơ chế tương tác mục tiêu và những thay đổi trong cấu trúc phối tử. Nó cũng được sử dụng để khám phá hành vi của các phân tử và nguyên nhân gây bệnh, chẳng hạn như rối loạn gấp protein, polypeptide tập hợp các sợi mịn, cấu trúc amyloid, v.v.

Bởi vì hầu hết các phản ứng sinh hóa trong tự nhiên xảy ra trên màng tế bào bao gồm hai lớp phospholipid hoặc màng tế bào bên trong tế bào, màng ảnh hưởng đến sự gấp protein và tạo ra một môi trường vi mô cụ thể nơi phản ứng xảy ra. Để hiểu và mô phỏng các hệ thống sinh học thực tế, các tương tác này phải được nghiên cứu trong môi trường mô phỏng các điều kiện tự nhiên. Màng đơn phân Langmuir của màng phospholipid đã được chứng minh là một hệ thống mô hình tuyệt vời cho màng sinh học. Trong khám phá thuốc, sự xâm nhập của thuốc vào các tế bào thông qua thành tế bào và phản ứng của thuốc với màng tế bào là những yếu tố quan trọng trong việc truyền thuốc. Chúng có thể được đánh giá bằng cách nghiên cứu sự tương tác của thuốc với các mô hình màng sinh học nổi. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, việc loại bỏ các protein gây dị ứng là rất quan trọng và sự hiểu biết sâu sắc hơn có thể đạt được thông qua nghiên cứu cấp độ phân tử.

App Digest: Sự tương tác của các phân tử sinh học trong mô hình màng tế bào.

Phân tích tương tác phân tử sinh học trong nghiên cứu ứng dụng và phát triển

Có thể sử dụng thông tin mới này một khi kiến thức trong lĩnh vực hành vi tương tác phân tử sinh học đã được thiết lập. Trong khoa học ứng dụng, chẳng hạn như trong thăm dò dược phẩm, chất độc nano hoặc thiết kế cảm biến sinh học, sự tương tác của các phân tử sinh học là chìa khóa và kiến thức này có thể được sử dụng để xác định mục tiêu của các hợp chất mới và phát hiện các ứng cử viên tiềm năng cho các loại thuốc mới.

Trong bối cảnh này, QSense QCM-D được sử dụng để phân tích sự tương tác của protein và protein với DNA và để phát hiện sự tương tác giữa kháng thể và kháng nguyên. QCM-D rất nhạy cảm với những thay đổi về cấu trúc của cấu trúc bậc ba sau khi các phân tử nhỏ liên kết với protein và có thể được sử dụng để thiết kế, xác minh và tối ưu hóa các hợp chất dược phẩm. Ví dụ, nghiên cứu ảnh hưởng của các chất ức chế tăng trưởng amyloid, nghiên cứu ảnh hưởng cấu hình của các thụ thể axit nucleic và sàng lọc các tương tác của các hợp chất với tế bào và các mục tiêu thuốc protein.

Kiến thức về tương tác phân tử sinh học cũng có thể được sử dụng để thiết kế các cảm biến sinh học và hệ thống phát hiện nơi hành vi sinh học được bắt chước và sử dụng, chẳng hạn như phát hiện và chẩn đoán bệnh.

Độc tính của hạt nano

Các hạt nano (NP) hiện đang được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm mỹ phẩm, sơn và sơn. Do đó, độc tính của các hạt nano đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Do diện tích bề mặt lớn, các hạt nano hít vào có thể gây viêm phổi và phản ứng miễn dịch bất lợi của hệ hô hấp.

Máy phân tích màng Langmuir cung cấp một loại để nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt nano trên màng lipidtốtCông cụ. Ảnh hưởng của các hạt nano hydroxyapatite 1wt% trên đường cong nén đẳng nhiệt của các chất hoạt động bề mặt phổi tự nhiên (Infasurf) đã được nghiên cứu. Sau khi tiếp xúc với các hạt nano, đường cong nén đẳng nhiệt ở bên trái có sự chuyển phụ thuộc vào thời gian đáng kể, cho thấy tác dụng ức chế của các chất hoạt động bề mặt.

ACS Nano 2011, 5(8)， 6410-6416。 Bản quyền 2011 của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ. (với sự cho phép)

[Chức năng bề mặt/cảm biến]

Sống trong xã hội ngày nay, nơi thông tin và khả năng dự đoán được đánh giá cao, chúng ta được bao quanh bởi một số lượng lớn các cảm biến để phát hiện, phát hiện và đo lường tất cả các khía cạnh của môi trường xung quanh. Lượng thông tin được thu thập hàng ngày là rất lớn và nhiệt độ, áp suất không khí, cường độ ánh sáng hoặc các chất độc hại chỉ là một số ví dụ.

Đôi khi dữ liệu được thu thập chỉ đơn giản là cung cấp cho chúng tôi thông tin và tiện lợi trong cuộc sống, chẳng hạn như cung cấp cho chúng tôi thông tin để chúng tôi có thể quyết định có nên mang thêm áo len khi ra ngoài hay không. Nhưng nó cũng có thể được sử dụng như một quyết định cho dù điều chỉnh và kiểm soát là cần thiết, chẳng hạn như xác minh rằng giá trị áp suất vẫn nằm trong giá trị tối đa và tối thiểu được đặt trước. Mỗi loại cảm biến dựa trên một phương pháp phát hiện cụ thể và có thể theo dõi các thông số quan tâm.

Biosensor là một loại phụ của cảm biến. Các cảm biến sinh học sử dụng các hệ thống sinh trắc học được thiết kế tự nhiên để phát hiện, chẳng hạn như các mục tiêu liên kết với thụ thể. Thông tin này sau đó được chuyển đổi và thu thập các bài đọc. Cảm biến dựa trên polymer dẫn điện docaoTiềm năng ứng dụng đang được nghiên cứu sâu hơn. Công nghệ Langmuir-Blodgett có khả năng sản xuất các bộ phim dày có thể kiểm soát được lắp ráp cao và do đó cũng đã được sử dụng trong các ứng dụng cảm biến. Những cảm biến này đã được sử dụng để phát hiện các cảm biến khí cũng như các dấu vết kháng sinh trong dung dịch. Các phương pháp phát hiện khác nhau từ phát hiện quang học đến đo độ dẫn đều đang được áp dụng.

QSense QCM-D như một cảm biến sinh học âm thanh

Cảm biến sinh học được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như ứng dụng y tế, công nghiệp thực phẩm và quốc phòng. Ngoài các yếu tố sinh trắc học, cảm biến sinh trắc học bao gồm hai phần: cảm biến có thể phát hiện sinh trắc học và đọc tín hiệu có thể giải thích được. Cảm biến có thể dựa trên các nguyên tắc khác nhau. Một nguyên tắc cảm biến phổ biến là cảm biến âm thanh như cân bằng vi lượng tinh thể thạch anh (QCM). Công nghệ QCM để phát hiện dựa trên nguyên tắc áp điện là một phương pháp trong cảm biến sinh học và đã được sử dụng trong phát triển và ứng dụng cảm biến sinh học trong nhiều thập kỷ.

Như được mô tả chi tiết trong tổng quan về cảm biến sinh học âm thanh được lưu hành rộng rãi và chi tiết này, hệ thống phát hiện sinh học của cảm biến sinh học có thể dựa trên kháng thể, protein, DNA、 Các tế bào, cấu trúc lipid, carbohydrate và các hạt nano được thiết kế và xây dựng các mô-đun liên quan. Các mô-đun xây dựng và các thành phần nhận dạng dao động từ nhỏ đến lớn và có khả năng phát hiện mọi thứ từ các ion kim loại nặng và lai DNA đến sự gắn kết, tăng sinh và tăng trưởng của tế bào và phản ứng của tế bào với các kích thích bên ngoài. Các hệ thống phát hiện tiềm năng rất rộng và liên tục khám phá các chiến lược xử lý giao diện cảm biến để cải thiện độ nhạy và tính chọn lọc của chúng.

Cảm biến dựa trên polymer dẫn điện

Khi các thiết bị thu nhỏ ngày càng được chú ý, các vật liệu nano mới được phát triển có thể phát triển hơn nữa lĩnh vực này. Nhiều loại vật liệu này không thể được chuẩn bị bằng các phương pháp micromanufacturing truyền thống, mà bằng cách sử dụng một số công nghệ mới nổi.

Các polyme dẫn điện như polyanilin, polythiophene, polypyrrole và các dẫn xuất của chúng đã được sử dụng làm lớp hoạt động của cảm biến khí cũng như trong sản xuất cảm biến sinh học enzyme cố định. Cảm biến được làm từ polymer dẫn điện có nhiều tính năng tuyệt vời, chẳng hạn như độ nhạy cao và thời gian phản hồi ngắn. Các polyme dẫn điện cũng dễ tổng hợp và chúng có tính chất cơ học tốt. Máy phân tích màng LB có thể được sử dụng để chuẩn bị các bộ phim polymer dẫn điện có thể kiểm soát cao với diện tích lớn hơn.

[Chức năng bề mặt/vật liệu chức năng sinh học]

Trong suốt lịch sử loài người, mọi người đã cố gắng thay thế hoặc sửa chữa các bộ phận cơ thể bị hư hỏng hoặc bị bệnh để sửa chữa và phục hồi chức năng của chúng. Thông thường, mọi người chọn vật liệu cấy ghép dựa trên sự sẵn có; Lịch hiện đạiLịch sửKhi khái niệm về khả năng tương thích sinh học được đề xuất và các nghiên cứu liên quan đi sâu hơn, khả năng tương thích sinh học cũng là một trong những chỉ số lựa chọn quan trọng, và chúng ta có thể đang nhìn thấy bình minh của các mô hình mới và thế hệ tiếp theo của vật liệu sinh học.

LịchChào buổi sáng.Hồ sơ về việc sửa chữa và thay thế các bộ phận cơ thể có từ hàng ngàn năm trước. Vào thời điểm đó, khái niệm về khả năng tương thích sinh học hoặc khử trùng vẫn chưa được đưa ra. Trong suốt lịch sử loài người, các vật liệu được sử dụng làm chất thay thế cho các bộ phận cơ thể đã thay đổi theo từng giai đoạn. Từ vỏ biển từ thời Maya đến các vật liệu làm sẵn như polymer, kim loại và gốm sứ từ thời kỳ anh hùng sau Thế chiến II, đến các vật liệu kỹ thuật hiện đại được thiết kế theo khả năng tương thích sinh học như silicone, hydrogel và hydroxyapatite. Thế hệ tiếp theo của vật liệu sinh học cũng đang được phát triển. Vật liệu thế hệ mới không chỉ có khả năng tương thích sinh học tốt mà còn có một số chức năng nhất định. Những vật liệu này có thể được điều chỉnh và sử dụng để kiểm soát môi trường sinh lý và có phản ứng gây ra như sửa chữa mô.

Vật liệu siêu phân tử và hoạt tính sinh học

Các cấy ghép tích hợp thành công cơ thể có thể sửa chữa các bộ phận cơ thể bị thiếu một cách hiệu quả bằng cách sao chép cấu trúc của các mô bị thiếu. Nhưng ngay cả khi vật liệu cấy ghép tương thích với cơ thể con người, vẫn có khả năng xảy ra các biến chứng lâu dài và mất chức năng mô vĩnh viễn. Có thể dự đoán rằng lớp phủ hoạt tính sinh học có thể khôi phục chức năng cơ thể bằng cách gây ra các tương tác như tái tạo mô và phản ứng sửa chữa, và công việc này đang được tiến hành. Các vật liệu chức năng sinh học này được thiết kế để kích thích các cấu trúc nano siêu phân tử kích thích phản ứng, thông thường, các vật liệu này là polyme, màng tổng hợp hoặc các cụm nano khác được chức năng hóa bằng cách nhúng các phân tử sinh học như protein, peptide hoặc thuốc. Các vật liệu này có chức năng đáp ứng và dự đoán được và được thiết kế để cảm nhận và phản ứng với môi trường sinh lý xung quanh, cung cấp một bề mặt được kiểm soát tốt. Các hệ thống và vật liệu siêu phân tử này có thể được sử dụng không chỉ như lớp phủ cấy ghép trong kỹ thuật mô và y học tái tạo, mà còn như các tàu sân bay dược phẩm để kích thích phân phối thuốc đáp ứng và miễn dịch học.

Thiết kế và đặc tính của vật liệu hoạt tính sinh học siêu phân tử

Các cấu trúc nano siêu phân tử này có tiềm năng áp dụng cho việc sửa đổi và điều chỉnh các đặc tính của vật liệu, hứa hẹn sẽ thực sự giải quyết một số thách thức y sinh hiện tại và có thể thiết lập vị trí của vật liệu sinh học thế hệ tiếp theo.

Tuy nhiên, để thiết kế các vật liệu hoạt tính sinh học này một cách có kiểm soát, cần phải hiểu các quy trình lắp ráp của các thành phần nano và mô tả đặc tính của vật liệu trong các điều kiện môi trường khác nhau. Với công nghệ QSense, việc lắp ráp vật liệu có thể được theo dõi trong thời gian thực và tác động động đến cấu trúc vật liệu của nồng độ muối khác nhau, nhiệt độ, độ pH và các thông số môi trường tương tự có thể được mô tả. Công nghệ này cũng có thể đánh giá các hiệu ứng chức năng như tính chất bám dính và lan rộng của tế bào.

Tài liệu tham khảo

Khoa học vật liệu sinh học, ấn bản 3. Giới thiệu về vật liệu y tế

Biên tập bởi Buddy Ratner, Allan Hoffman, Frederick Schoen, Jack Lemons, 2012