Apresentamos uma edição Focus em biossensor, examinando modalidades de detecção em várias escalas de comprimento e seus futuros papéis no diagnóstico, mostrando a natureza interdisciplinar do campo.
Não é supérfluo reconhecer que as tecnologias de biosensores tornaram-se parte integrante da vida moderna, uma vez que são utilizadas nos cuidados de saúde, na monitorização ambiental, na alimentação e na biossegurança. Os biossensores integram funções de reconhecimento de analito, transdução de sinal e leitura. Os biossensores são projetados especificamente para detectar e fornecer suggestions binário ou quantitativo sobre bioanalitos. Os nano(bio)tecnólogos há muito que aproveitam o reconhecimento biológico, que ocorre inerentemente ao nível molecular, para desenvolver dispositivos altamente específicos e sensíveis.
Crédito: Laboratório/Alamy
Um exemplo notável e amplamente acessível de nanotecnologia em biossensor é o ensaio imunocromatográfico baseado em nanopartículas de ouro coloidal, que se mostrou transformador durante a pandemia de COVID-19. Esses dispositivos aceleraram significativamente os testes no native de atendimento para triagem e diagnóstico, melhorando assim a gestão da saúde em todo o mundo. Nos seus formatos mais avançados, os biossensores equipados com electrónica integrada, tais como patches de monitorização contínua da glicose, melhoraram muito a qualidade de vida dos indivíduos com diabetes, permitindo a monitorização e gestão em tempo actual da sua condição.
Entretanto, esforços substanciais em todas as disciplinas científicas são direcionados para a miniaturização de biossensores para alguns nanômetros ou menos para aplicações no nível unicelular. Nesta busca, uma variedade de nanomateriais têm despertado interesse significativo como componentes de sensores devido às suas propriedades ajustáveis para reconhecimento de analitos.
Embora os esforços de investigação em curso se concentrem no desenvolvimento de novos materiais, elementos de reconhecimento e sistemas de leitura de sinais para biossensores, é essential reconhecer que, para diagnósticos relacionados com a saúde, estes sensores devem satisfazer vários critérios críticos para facilitar as suas aplicações práticas, implementação em ambientes clínicos e sucesso comercial.
Nessa direção, esta edição Focus inclui uma coleção de artigos de Resenhas, Perspectivas e Comentários que articulam esses aspectos.
Em um AnáliseEinollah Sarikhani et al. discutir avanços em estratégias de nanosensing em tempo actual para monitoramento de biomarcadores intracelulares clinicamente e fisiologicamente relevantes, mesmo quando a detecção ocorre na vizinhança celular ou na interface da membrana in situ. A revisão oferece uma avaliação crítica de ferramentas convencionais e emergentes, com foco nas nanotecnologias ‘laboratório na célula’, onde a detecção multimodal e em tempo actual no nível de célula única pode revelar dinâmicas subcelulares complexas.
Em um PerspectivaMidori Johnston et al. fornecer uma visão holística sobre repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas (CRISPR) e sua convergência com a nanotecnologia como um caminho a seguir para o avanço da detecção de diagnóstico. Os autores exploram criticamente o potencial de vários nanomateriais usados para aprimoramento de sinal em diagnósticos baseados em CRISPR que aproveitam propriedades catalíticas, colorimétricas e fluorescentes, oferecendo orientação prática para acelerar sua integração em rotinas de diagnóstico clínico no native de atendimento.
Complementando o acima, um Comentário por Arben Merkoçi chama a atenção para o progresso da pesquisa impulsionado por nanomateriais avançados para biossensor integrado e para as promessas não cumpridas, apesar das inúmeras inovações no campo. O Comentário enfatiza que a comunidade de biossensores deve se esforçar para atender às necessidades do mundo actual, enfatizando que a validação do desempenho do biossensor em matrizes biológicas complexas é a chave para o sucesso, além da escalabilidade e da relação custo-benefício.
UM Análise por Jiaobing Tu et al. fornece uma avaliação abrangente de abordagens focadas em materiais para modalidades de detecção com interface corporal relevantes para o monitoramento e gerenciamento personalizados de doenças crônicas, descrevendo os desafios enfrentados durante a tradução do laboratório para a clínica para maximizar seu impacto no atendimento ao paciente. A última mensagem ressoou em um Comentário por Noé Brasier et al., onde é discutido o papel integral dos médicos e suas necessidades na tradução da tecnologia vestível de monitoramento de saúde do laboratório para a clínica. O Comentário fornece orientação confiável sobre a integração estruturada das necessidades clínicas de diversas disciplinas clínicas e os desafios associados à criação de um negócio relacionado à tecnologia no contexto de dispositivos vestíveis de diagnóstico de monitoramento de saúde.
À medida que a investigação em biossensores que aproveitam a nanotecnologia basic se expandiu rapidamente, é essencial considerar que o sucesso dos biossensores depende da sua validação em amostras do mundo actual, de benchmarking rigoroso, de reprodutibilidade em termos de sensibilidade e especificidade, bem como da sua acessibilidade e sustentabilidade. Espera-se que a integração da Web das Coisas e das tecnologias de inteligência synthetic com plataformas inovadoras de biossensores melhore as capacidades existentes de diagnóstico e monitorização. Assim, no futuro, para que as novas tecnologias de biossensor se tornem verdadeiramente disruptivas, a partilha de protocolos e dados, e a facilitação de colaborações em investigação, bem como a transferência de tecnologia, podem aumentar significativamente o seu impacto, especialmente em países de baixo e médio rendimento, permitindo aos investigadores adaptá-los utilizando reagentes e materiais de origem native.
Como uma revista interdisciplinar com alcance world, Nanotecnologia da Natureza valoriza e continua comprometido com a troca de conhecimento para acelerar descobertas científicas e avanços tecnológicos em tecnologias de biossensores. Com esta edição Focus, pretendemos oferecer uma fonte selecionada de opiniões de especialistas oportunas e impactantes para ajudar a avançar no campo neste esforço colaborativo world.