Co to jest nanoczujnik?

Nanoczujnik zbiera i przesyła informacje o danych w nanoskali, mierzone w małych krokach zwanych nanometrami. Takie urządzenia mają wiele potencjalnych zastosowań w nauce i medycynie, w tym możliwość dostarczania informacji zwrotnej, która umożliwia nanocząstkom złożenie się w funkcjonalne modele. Badacze w tej dziedzinie mogą pracować dla uniwersytetów, prywatnych firm i publicznych laboratoriów zainteresowanych potencjalnymi zastosowaniami nanotechnologii. Na początku XXI wieku nanoczujniki i pokrewna technologia były powszechnie uważane za znaczący przełom naukowy o głównych potencjalnych zastosowaniach.

Urządzenia te mogą być kluczowane, aby reagować na określone cele środowiskowe. Na przykład nanoczujnik kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) można zaprojektować do oznaczania określonych łańcuchów DNA w próbce. Można to wykorzystać do działań takich jak szybka diagnoza infekcji, jak wykazali badacze z Massachusetts Institute of Technology. Gdy czujnik rozpozna znajomy wyzwalacz, może wysłać sygnał lub zaświecić, aby mógł zostać zidentyfikowany przez inne urządzenie czujnikowe.

Zastosowań nanoczujników w medycynie jest wiele. Mogą być używane do dostarczania informacji o tym, co dzieje się wewnątrz ciała w nanoskali, wewnątrz komórek i głęboko w strukturach, które mogą działać nieprawidłowo. Oprócz przekazywania danych na zewnątrz, mogą być również zaangażowani w naprawę w nanoskali. Na przykład pacjent z uszkodzoną wątrobą może zostać poddany procedurze odbudowy części narządu za pomocą nanocząstek w procesie znanym jako samoorganizacja molekularna, gdzie cząsteczki kierują się w zorganizowany sposób.

W nauce nanoczujnik może być wykorzystywany do takich działań, jak wykrywanie śladowych substancji chemicznych, minerałów i innych związków w środowisku. Może to być przydatne do wykrywania w środowisku laboratoryjnym, a także w terenie. Na przykład urzędnicy ds. Bezpieczeństwa publicznego mogą użyć nanoczujnika DNA do wykrywania dowodów na obecność wirusów w powietrzu i wczesnego zarażenia się epidemią, zanim będzie ona miała szansę rozprzestrzeniać się w całej populacji. Podobne czujniki mogą wykrywać śladowe ilości promieniowania lub niebezpiecznych substancji chemicznych, które mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa ludzi.

Niektóre obiekty laboratoryjne produkują własne urządzenia nanoczujnikowe do określonych działań badawczych. Inni mogą zamówić je od dostawców materiałów naukowych. Koszty mogą zależeć od wymaganego poziomu złożoności i wielkości. Zastosowania urządzeń konsumenckich, takich jak detektory jakości powietrza w domu, oznaczają, że wiele firm ma duże inwestycje w rozwój technologii wytwarzania niedrogich nanoczujników do użytku w produktach masowych.