| Περίληψη |
Ο συνδυασμός της βιοτεχνολογίας και της νανοτεχνολογίας έχει οδηγήσει σε
θεαματική ανάπτυξη υβριδικών νανοϋλικών που συνδυάζουν τις μοναδικές ιδιότητες χημικής
αναγνώρισης και κατάλυσης βιομορίων όπως τα DNA, RNA, πρωτεΐνες, ένζυμα, αντιγόνα,
αντισώματα, αλλά και ολόκληρα κύτταρα, με τις μοναδικές ηλεκτρονικές, καταλυτικές και
οπτικές ιδιότητες των νανοσωματιδίων, νανοκαλωδίων και νανοράβδων. Η σύζευξη των
βιομορίων και των νανοϋλικών δίνει τη δυνατότητα πολλών εφαρμογών στον τομέα της
νανο-βιο-τεχνολογίας.
Το συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον για τα νανοϋλικά οφείλεται στο γεγονός ότι
απαιτούνται νέες ιδιότητες σ’ αυτήν την κλίμακα και ότι οι ιδιότητες αυτές πρέπει να
μεταβάλλονται ανάλογα με το μέγεθος ή το σχήμα.
Τα νανοϋλικά έχουν τουλάχιστον μια διάσταση μικρότερη από 100 nm και οι
φυσικοχημικές τους ιδιότητες διαφέρουν σημαντικά από τα αντίστοιχα κυρίως υλικά. Σήμερα
υπάρχουν διαθέσιμα διάφορα νανοϋλικά σε ποικιλία σχημάτων, μεγεθών και σύστασης, ενώ
το μεγάλο ενδιαφέρον για τα νανοϋλικά οφείλεται στις πολλές επιθυμητές ιδιότητές τους.
Συγκεκριμένα, η δυνατότητα ελέγχου του μεγέθους και της δομής και ως αποτέλεσμα των
ιδιοτήτων των νανοϋλικών, παρέχει εξαιρετικές προοπτικές στο σχεδιασμό συστημάτων
αισθητήρων και βελτιώνει τα αναλυτικά χαρακτηριστικά των βιοαναλυτικών συστημάτων, με
δεδομένο ότι τα νανοϋλικά αποτελούν το υλικό ακινητοποίησης των βιομορίων (πρωτεΐνες,
ένζυμα, αντισώματα, νουκλεϊκά οξέα, κλπ). Ανεξάρτητα από τη σύστασή τους (μεταλλικά
νανοσωματίδια, ανθρακικά νανοϋλικά ή ημιαγώγιμες κβαντικές τελείες), το σχήμα τους
(σωματίδια, ράβδοι, σωλήνες, καλώδια, κλπ) ή την τροποποίηση της επιφάνειάς τους
(φυσική, χημική ή βιολογική), τα νανοϋλικά έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον πολλών
ερευνητικών ομάδων.
Εξάλλου, τα βιομόρια αποτελούν εντυπωσιακές μακρομοριακές δομές που έχουν
μοναδικές ιδιότητες χημικής αναγνώρισης, κατάλυσης, μεταφοράς ή αναστολής. Τα
νανοϋλικά έχουν παρόμοιες διαστάσεις με αυτές των βιομορίων, όπως πρωτεΐνες, ένζυμα,
αντισώματα, ή DNA τα οποία έχουν συνήθως διαστάσεις στην κλίμακα 2-20 nm,
καθιστώντας αυτές τις δύο κατηγορίες δομών συμβατές. Η σύζευξη των νανοϋλικών με τα
βιομόρια μπορεί να παρέχει διαφορετικούς μηχανισμούς μετάλλαξης του σήματος που
προέρχεται από βιολογικά φαινόμενα, συντελώντας στην ανάπτυξη νέων βιοαισθητήρων.
8
Υπάρχουν πολλές χαρακτηριστικές ιδιότητες που καθιστούν τα βιομόρια κατάλληλα
για σύζευξη με τα νανοϋλικά. Πρώτον και σημαντικότερο, η ειδική αναγνώριση ενός
συγκεκριμένου μορίου επιτρέπει την αυτοσυγκρότηση κατά τη χημική αναγνώριση. Πολλά
βιομόρια έχουν περισσότερες από μια θέσεις δέσμευσης επιτρέποντας την τρισδιάστατη
συγκρότηση των νανοδομών. Τα βιομόρια μπορούν να συντεθούν έχοντας ποικιλία
δραστικών ομάδων ή να τροποποιηθούν γενετικά. Μια άλλη πολύ σημαντική ιδιότητα είναι
ότι τα ένζυμα καταλύουν αντιδράσεις χωρίς να καταναλώνονται οπότε δίνουν τη δυνατότητα
επαναχρησιμοποίησης του βιοαισθητήρα.
|
Development of optical and electrochemical biosensors based on Au MNPs and CdSe/ZnS quantum dots
