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至生物系统纳米技术:“小”科学大机遇

2021年11月24日

生物系统纳米技术:“小”科学大机遇

Chris Skipwith正在寻觅1种方法,可让他的生命科学和物理学研究更成心义,并且可让想法更快地转化为疗法。他具有生物物理学博士学位,并从默克公司的长时间实习中取得了制药业的经验,因此他知道血栓症患者的血清素水平会产生改变,这会造成血液中构成严重的凝块。

虽然市场上存在抗凝血药物,但其中很多药物会要求定期搜集血液样本以监测血栓风险。Skipwith意想到,他可能有办法帮助解决这个问题。他开始想要将自己的背景利用到成像技术和X射线晶体学中,研发基于纳米技术的医治方案 1个可以延续、无创监测人体血清素的实时生物传感器,并可以在血凝块构成之前就将其击退。但是他知道在着手解决这1问题前,自己需要支援,由于他其实不是纳米技术方面的专家。

在寻觅潜伏的研究合作火伴时,他无意间遇到了美国东北京大学学健康科学Bou复合层压材料等的变形丈量有可选的高解析度、高精确度和快速图象获得速度的视频光学引申计,可以大大方便提高了工作效力.夹具的选择:成功的夹持解决方案要求试样不会滑动、不会造成夹片断裂v 学院的制药科学教授Heather Clark,这位教授致力于多项纳米尺度的生物传感器相干项目。Skipwith联系她申请博士后职位,继而构成了2者之间的合作,由于Clark立即就意想到两人可以相互提供的价值。 他教授我们生物物理学的技术,而我们教他纳米科学。 她说。如今,作为Clark的博士后,Skipwith正在与她实验室里的化学家、制药科学家和工程师合作研产生物传感器。

这次研究的 结姻 在生物系统纳米技术实验室中其实不罕见:放眼学术界、政府和产业界,团队几近都是交叉学科,新的员工的聘任基础都是他们可以怎样对科研团队作出整体层面上的贡献,或他们具有的某种特定技能可以弥补团队的专业技能。

生物系统纳米技术的复杂性要求研究人员的多元化。医疗器械、药物和传感器可能会具有纳米技术的元素,或可以在纳米尺度上构建。例如, 我们正在采取成品如髋关节植入物,这常常在20年后会有故障率,然后将纳米材料放在表面 ,美国东北京大学学化学工程系主任、生物材料学会侯任主席Tom Webster教授解释道。这类纳米技术可以减少发炎和疤痕组织,并增进骨骼生长。 这不是改变植入物的化学性质,而是将纳米组织融入到装备本身的表面。 科学家意想到了将纳米粒子加入到支架、矫形外科术、导管的巨大发展潜力,乃至可以加入到牙科植入物中用于加快治愈进程。 有些人认为纳米医学还需要20年的发展时间,但是短时间案例现在正在实现。 他说。

贡献

的确, 纳米技术可以解决的大量创新都在医疗保健领域 ,美国国家纳米技术计划调和办公室临时主任Lloyd Whitman附和道,该办公室负责管理NNI的各项活动。他注意到,美国政府当前将纳米技术项目的大1笔预算交给了美国国立卫生研究院,每一年4.415亿美元。

实际上,来说,各国都承认这个领域有潜力从根本上改变医疗保健。特别是亚洲正在彰显它的增长势头,新加坡、韩国、日本、印度和中国大陆及台湾地区等都在投资这些领域的研究。 很多国家都专注于生物系统的物理学利用。 康乃狄克州纽海文大学物理学和电气工程学教授、纳米材料研究者Saion Sinha说, 曾生物学家和物理学家之间都不交谈。但是亚洲各国政府正在推动中心建设。这也是为何亚洲锐意进取。

新加坡已显示出自己是1个纳米技术研究强国, 它投入大量资金雇佣纳米医学和纳米技术的高水平科学家 ,美国国家癌症研究所纳米技术特性实验室负责人Scott Mc Neil表示。该国自2000年左右就开始增加其在生物医学研究的投资,新加坡国立大学生物医学工程与机械工程系院长首席教授、企业家Chwee TeckLim注意到, 这是新加坡激动人心的时刻,由于政府正在为研究工作提供很多资金,而且非常支持研发。 该国的国立研究基金会只有8岁,但却为年轻的科研人员提供丰富的奖学金,同时也支持技术催化和创业。另外,它还为在新加坡设点的海外大学提供财政鼓励。

中国台湾地区当前正在提升能力,为生物系统纳米技术作出贡献,台北 中央研究院 细胞和有机体生物学研究所主任、杰出研究员Tao-Shih Hsieh表示, 医学科学是台湾技术的下1阶段。 政府正在投入主要大学,校友和业界同行正在积极地被聘回参与该领域的研究活动。 台湾在未来可以在纳米技术上更加强大。 他总结道。

一样,日本仿佛也在努力扩大在生物系统纳米技术的影响。该国的《2006⑵010年科学技术计划》将纳米技术和新材料作为8大推行领域的1部份,并帮助建立了日本国立健康科学研究院专注于纳米医学的1个新部份。日本文部科学省和日本厚生劳动省都在生物系统的纳米技术项目中有所投入。虽然专家赞同这个国家整体上对纳米技术的投入,但是要想巩固日本作为纳米医学者的名誉,依然有很多需要做。东洋大学Bi-Nano电子研究中心主任Toru Maekawa注意到,他的这所建立于1996年的机构虽然取得了MEXT的经费,但是强大的政府支持依然是在传统研究领域而非如生物系统纳米技术的前沿科学。 我希望日本将会在纳米医学中表现优良。 他说。

中国大陆也在飞速发展。国家纳米科学中心副主任、中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮注意到了当前1系列将会影响到纳米医学名誉的国家举措,包括 质量愈来愈高的学术活动、长时间的政府投入、雄心勃勃的风险投资、产业转型,和大量患者群体的巨大需求。 他说, 所有这些会聚在1起,他们的融会将会影响并推动未来纳米技术在生物系统和医学技术中的利用。 话虽如此,但他和其他专家表示,如果中国想要在国际舞台上成为这个领域的贡献者,还有很长1段路要走。

在欧盟,大陆计划正在推动对纳米医学的影响。欧洲委员会正在创建欧盟范围内的纳米技术特性实验室,类似于美国纳米技术特性实验室,McNeil表示。新中心将会服务于小型企业和学术实验室,不但可以进行特性研究,同时也寻求机会扩大技术创新,后者 是美国所缺失的部份 ,他说。新的欧盟研究经费框架 地平线2020 中的规定支持利用及产业相干的研究,这也能够包括生物系统纳米技术。

共同牛津大学马丁学院纳米医学研究所的西班牙物理学家Sonia Contera认为 地平线2020 有潜力改变全部学科的全局。 单个国家政府给科学家个体的经费没有之前那末多,像我1样的交叉学科研究人员其实不能匹配本国的经费项目。 她说, 但是 地平线2020 让取得经费更容易,它将会带来更多的技术发展 ,由于它资助的研究项目将科学家、工程师与医院和产业界的临床医生结合在1起。

团队组建和力

1个成功的医学纳米技术项目的关键组成部份是团队组成的多元化。美国国家癌症研究所癌症纳米技术同盟将经费投入到9大结合纳米技术和生物系统的学术中心。自伊始以来,该同盟就要求各中心要遭到物理科学家或工程师,和癌症生物学家或肿瘤学家的共同。 这类2元制进行得相当顺利,由于在医学纳米技术领域需要非常复杂多元的专业技能。 同盟负责人Piotr Grodzinsk表示。

除NCI以外,很多项目也都得到了生命科学家和物理学家的协同管理。1个恰当的例子:加州大学圣地亚哥分校纳米工程与生物工程教授Shaochen Chen就与1位医学博士共同指点学校的生物材料和组织工程中心。 这些问题要求我们要携手共进。作为工程师,我们必须要找到我们所研发工具的真正生物需求,否则它们就是无用的。 他分享道, 我们不知道关键的生物问题,但是以便视察标距范围内沿轴向变形的情况和试样破坏后测定断后延伸率医学研究者不知道如何构建我们所能制作的工具。工程师、生物学家和临床医生必须要1起工作。

Lim的团队座落在新加坡国立大学的力学生物学研究所和工程学院,由于他的各种项目的属性要求他去咨询生物学家和临床医生,因此他强调工程师和物理学家在创新进程中应当尽早、定期与医学博士建立合作。 通常工程师想出的点子都是临床医生不那末需要的 ,也就是说,他们是用研发出来的解决方法来寻觅问题,他说。 他们需要在很早的时候就开始互动,这是底线。可以是工程师或临床医生带领这个项目,但不管是哪一种方式,合作都很重要,而且需要1个良好的开端。

工作机会在哪里

鉴于纳米技术专家来自于太多的领域,他们的工作机会也很丰富多变。在学术界,诸如化学工程、材料科学、物理学和化学系都在招聘,同时制药科学、医学和各种生命科学系也在广纳人材。

在产业界,纳米技术生物系统的研究可能会出现在研发或制造业,Webster表示。这是在强生公司发现的结构,马萨诸塞州强生的剑桥创新中心生物材料科学家Ibraheem Badejo表示,在这里纳米技术专家出现在研发或临床前/产品开发阶段。物理学家和机械、化学工程师偏向于从研究开始,而有纳米技术经验的生物学家则通常从临床前阶段开始,他补充道。

在波士顿科学公司,纳米技术专家发现自己实质上是全部机构的项目顾问,生物材料专家和研发员Peter Edelman描写道。光源显色性评价方法 GB/T 5702⑵003他的项目覆盖从探索性研究到支持和扩大现有产品,但是具有纳米技术知识的科学家和工程师可以在公司的任何部份找到自己的位置,包括产品研发和制造。随着 大型制药企业正在积极研究探索如何将现有的小份子重新构成纳米粒子 ,McNeil注意到,大型企业和小型公司在这个领域的职场机会都在提升,包括创业公司。

提升建议

W国产矿也许会有所坚挺ebster预测,随着纳米技术在医学中的作用更加显著,对具有纳米技术经验的人来讲将出现更多的机会。 在生物材料和生物制药中所有激动人心的研究都是纳米尺度的。 他说: 有机会去学习和研究 这是投入这1领域的。

因此,你如作甚这些空缺做好准备? 学习不同领域的语言和文化,从而你可以在各个领域间搭建桥梁。 Whitman说。对生命科学家来讲,如果他们拓宽视野、磨练技术能力、学习工程师和物理学家采取的策略,将会极大地拓宽他们的发展机遇。 当科学家在不止1个学科进行交叉培训后,他们将会更受市场欢迎。 Grodzinski表示。

前瞻性地联系者,并让你自己、你的兴趣和你的技能为人所知,Clark建议。由于纳米技术本身具有性,在其他文化和国家的工作经历将会支持你的简历,Chen表示。但可能重要的是,继续培养你好奇的本性。正如Whitman鼓励他的徒弟问自己: 哪些地方还有未被回答过的问题?