Dead or alive

Nanotechnology technique tells the difference

(Nanowerk Spotlight)

A major concern in microbiology is to determine whether a bacterium is dead or alive. This crucial question has major consequences in food industry, water supply or health care. While culture-based tests can determine whether bacteria can proliferate and form colonies, these tests are time-consuming and work poorly with certain slow-growing or non-culturable bacteria. They are not suitable for applications where real-time results are needed, e.g. in industrial manufacturing or food processing. A team of scientists in France has now discovered that living and dead cells can be discriminated with a nanotechnology technique on the basis of their cell wall nanomechanical properties. This finding is totally new and has been made possible thanks to an interdisciplinary approach which mixes physics, biology and chemistry. This work is a key stone in the understanding of bacterial cell wall behavior. “We have developed a method to probe the mechanical properties of living and dead bacteria via atomic force microscope (AFM) indentation experimentations,” Aline Cerf tells Nanowerk. “. Indeed, we provide a new way to probe bacterial cell viability based on cell wall nanomechanical properties, independently from cell ability to grow on a medium or to be penetrated by a fluorescent dye.” Cerf, a PhD student in the NanoBioSystems group at LAAS-CNRS, is first author of a recent paper in Langmuir (“Nanomechanical Properties of Dead or Alive Single-Patterned Bacteria”) where she and collaborators from LAAS-CNRS describe their findings. “We wanted to explore the modifications that could occur in the nanomechanical properties of a single E. coli bacterium, while it is alive and while it is dead,” says Etienne Dague, a researcher in the NanoBioSystems group. “To reach this goal, it has been of first importance to immobilize the living bacteria in an aqueous environment to avoid any cell wall modifications due to a drying step.” Thus, in developing a technique to probe the mechanical properties of bacteria via AFM indentation experiments, the French team also came up with an immobilization method for bacteria that doesn’t require a chemical fixation.
The researchers set up a fast and simple procedure – based on a conventional microcontact printing and a simple incubation technique to generate functionalized patterns so as to induce local bacteria deposition – that allowed them to produce reliable chemical patterns exhibiting different surface properties to induce selective adsorption of individual bacteria in liquid media at registered positions. “We have evidenced a selective adsorption of bacteria on these local chemical patterns, producing highly ordered arrays of single living bacteria with a success rate close to 100%,” says Cerf. The team then used this controlled immobilization method to study the mechanical properties of dead or alive bacterial cell in aqueous environment. Using force spectroscopy before and after heating , they measured the Young moduli of the same cell. The cells with a damaged membrane (after heating) present a Young modulus twice as high (6.1 ? 1.5 MPa versus 3.0 ? 0.6 MPa) as that of healthy bacteria. At the same time it has been impossible to evidence a difference between the AFM images of the living and the dead cell. “We have shown that we are capable of engineering large areas with patterns of single bacteria and this will be of major interest for future applications,” says Dague. “Indeed, thanks to a periodic arrangement of cells, the process consisting in measuring the nanomechanical properties of cells could possibly be automated and a tool to count live or dead bacteria could be designed.”

By Michael Berger. Copyright 2009 Nanowerk LLC >http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=10816.php

Nano-Engineered Materials

Nano-Engineered Materials to Treat Cancer and HIV

One of the predominant features of nano-materials is an extremely high surface area. Emerging Science joins Chris Landry, professor of chemistry at the University of Vermont, as he describes how nanotechnology applications are improving the efficacy of cancer drugs by delivering more medicine to patients.

Gel test

บทคัดย่อ (ไทย)
การตรวจหาปฏิกิริยาระหว่างแอนติเจนและแอนติบอดีของเม็ดเลือดแดง ใช้หลักการปฏิกิริยาที่จำเพาะแสดงออกให้เห็นในรูปของการจับกลุ่มของเม็ดเลือดแดง (hemagglutination) หรือการแตกของเม็ดเลือดแดง (hemolysis)

โดยทั่วไปใช้วิธีมาตรฐานหลอดทดลองในตัวกลางนำเกลือ ซึ่งวิธีทดสอบดังกล่าวถูกนำมาใช้ในการตรวจหาแอนติเจนของเม็ดเลือดแดง (red cell typing) ตรวจกรองหาแอนติบอดีในซีรัม (antibody screening test) หรือตรวจหาชนิดของแอนติบอดี (antibody identification) ตลอดจนการทดสอบความเข้ากันได้ของเลือดก่อนให้ผู้ป่วย (crossmatching) ปัจจัยสำคัญอันหนึ่งที่มีผลต่อการตรวจหาปฏิกริยาระหว่างแอนติเจนและแอนติบอดีของเม็ดเลือดแดงคือกระบวนการล้างเซลล์ก่อนเติมน้ำยา antihuman globulin serum และเทคนิคการเขย่าเพื่ออ่านผล ซึ่งต้องอาศัยความชำนาญและต้องมีประสบการณ์สูง โดยเฉพาะปฏิกิริยาที่ให้ผลบวกอย่างอ่อน (weak reaction) จึงมีผู้พัฒนาเทคนิค gel test มาใช้ในการตรวจหาปฏิกริยา โดยอาศัยหลักการให้ gel เป็นตัวกรองปฏิกิริยาการจับกลุ่มของเม็ดเลือดแดง โดยหลังจากนำ gel ไปปั่นในความเร็วที่เหมาะสม เม็ดเลือดแดงที่มีการจับกลุ่มจะค้างอยู่ด้านบนของผิว gel ส่วนเม็ดเลือดแดงที่ไม่เกิดการจับกลุ่มจะตกลงที่ก้นหลอด ทำให้ลดข้อผิดพลาดจากเทคนิคการปั่นและเขย่าอ่านผลได้ ในปัจจุบันมีบริษัทที่ผลิต gel test ออกจำหน่ายในท้องตลาดอย่างน้อย 4 บริษัท แต่มีราคาแพงมาก (ประมาณ 20-23 บาท ต่อการทดสอบ) ทำให้เป็นข้อจำกัดอย่างหนึ่งของ gel test ที่จะนำมาใช้ในงานประจำวัน ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงมีความประสงค์ที่จะพัฒนาและผลิต microtube gel test ขึ้นใช้ในห้องปฏิบัติการคลังเลือด โดยใช้อุปกรณ์พื้นฐานที่มีใช้ในห้องปฏิบัติการ และปรับปรุงให้เหมาะสมกับการใช้งานด้านต่าง ๆ โดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ที่ต้องมีการตรวจสอบปฏิกริยาของเม็ดเลือดแดงเป็นà¸

ˆà¸³à¸™à¸§à¸™à¸¡à¸²à¸ ทั้งนี้เพื่อพัฒนาชุดการทดสอบโดยพึ่งพาเทคโนโลยีในประเทศ ลดการนำเข้าของผลิตภัณฑ์ที่มีราคาสูงจากต่างประเทศได้
————————————————

นักวิจัย ม.ขอนแก่น กับความสำเร็จในการพัฒนาชุดทดสอบ Microtube Gel Test
Source>http://www.myscientists.com/thai_technology/index.php?id=85

ดร.พลาเดช เฉลยกิตติ รักษาการผู้อำนวยการฝ่ายบ่มเพาะธุรกิจเทคโนโลยี อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ศ.ดร.ชัชนาถ เทพธรานนท์ รองผู้อำนวยการสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ และผู้อำนวยการศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี และ ดร.กัญญวิมว์ กีรติกร ผู้อำนวยการศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ คุณนพดล พันธุ์พานิช กรรมการ บริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด ร่วมลงนามอนุญาติสัญญาให้ใช้สิทธิ “ชุดทดสอบเพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติบอดีต่อแอนติเจนบนเม็ดเลือดแดง”
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ หรือ ศูนย์ไบโอเทค ภายใต้สังกัด สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติหรือ สวทช. ได้สนับสนุน รศ.ดร.อมรรัตน์ ร่มพฤกษ์ คลังเลือดกลาง คณะแพทย์ศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ศึกษาวิจัยเรื่อง การพัฒนาชุดทดสอบเพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติเจน-แอนติบอดีต่อเม็ดเลือดแดง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาชุดทดสอบ Microtube Gel Test เพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาการจับกลุ่มของเม็ดเลือดแดง

ในวันนี้ (7 ต.ค. 51) ได้จัดให้มีพิธีลงนามสัญญาอนุญาตให้ใช้สิทธิ “ชุดทดสอบเพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติบอดีต่อแอนติเจนบนเม็ดเลือดแดง” ระหว่างมหาวิทยาลัยขอนแก่น ศูนย์ พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ และบริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด

ทั้งนี้ การวิจัยเพื่อพัฒนา ถือเป็นหนึà
¹ˆà¸‡à¹ƒà¸™à¸§à¸´à¸ªà¸±à¸¢à¸—ัศน์ของการสนับสนุนทุนวิจัยของ ศูนย์ไบโอเทค เพื่อให้งานวิจัยเป็นหนึ่งในการขับเคลื่อนศักยภาพด้ายเทคโนโลยีของประเทศไทย ดร.กัญญวิมว์ กีรติกร ผู้อำนวยการศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ กล่าวว่า “โครงการนี้ประสบความสำเร็จเป็นอย่างสูง เนื่องจากสามารถตอบโจทย์ของผู้ใช้ผลิตภัณฑ์ โดยเริ่มต้นจากตอบโจทย์ของหน่วยงานของผู้วิจัยเองที่ต้องใช้ผลิตภัณฑ์นี้เป็นประจำ ต่อมาก็ถูกนำไปขยายออกไปในวงกว้าง เพื่อเผยแพร่ให้ผู้ใช้งานในวงการเดียวกัน จนปัจจุบันถูกนำส่งต่อไปสู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรม กระบวนการดังกล่าวนี้เริ่มต้นเมื่อปี 2547 ถือเป็นการเสริมปัจจัยเพื่อสนับสนุน การทำงานของนักวิจัยซึ่งเดิมมีอยู่แล้วในหน่วยงาน และจากการได้ทำงานร่วมกับนักวิจัยอย่างใกล้ชิด ทำให้สามารถปรับปรุง และพัฒนาแนวทางที่เหมาะสมร่วมกันมาอย่างต่อเนื่อง”

สำหรับ มหาวิทยาลัยขอนแก่น เป็นอีกหนึ่งในมหาวิทยาลัยชั้นนำของประเทศไทยที่มุ่งสู่การเป็นมหาวิทยาลัยแห่งการวิจัยและเป็นสถาบันชั้นนำของอาเซียน “การวิจัยครั้งนี้ได้มุ่งแก้ไขปัญหา การนำเข้าชุดทดสอบที่ใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติเจนและแอนติบอดีทางเลือด โดยได้ผลิตเพื่อใช้งานภายในโรงพยาบาลศรีนครินทร์ คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น มาเป็นระยะเวลา 4 ปีแล้ว ซึ่งก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจและนำมาสู่การจดทะเบียนสิทธิบัตร” รศ.กิตติชัย ไตรรัตนศิริชัย รองอธิการบดีฝ่ายวิจัยและการถ่ายทอดเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยขอนแก่น กล่าว

การมอบสิทธิการถ่ายทอดเทคโนโลยี ชุดทดสอบ Microtube Gel Test นี้ให้แก่ บริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทของคนไทยที่เป็นสมาชิกของฝ่ายบ่มเพาะธุรกิจเทคโนโลยี อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทà¸

¨à¹„ทย สวทช. “ดิฉันขอแสดงความยินดีกับมหาวิทยาลัยขอนแก่นที่สร้างสรรค์ผลงานวิจัยที่มีคุณค่า และบริษัท อินโนว์ฯ ที่ได้เล็งเห็นถึงประโยชน์ของงานวิจัยนี้ จนนำไปสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดในอนาคตอันใกล้ นอกจากนี้ขอขอบคุณ ไบโอเทค และอุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จที่คอยสนับสนุน และส่งเสริมให้เกิดการนำงานวิจัยไปใช้ในเชิงพาณิชย์” ศ.ดร.ชัชนาถ เทพธรานนท์ รองผู้อำนวยการสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ และผู้อำนวยการศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี กล่าว

ด้าน ดร.พลาเดช เฉลยกิตติ รักษาการผู้อำนวยการฝ่ายบ่มเพาะธุรกิจเทคโนโลยี อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย กล่าวเสริมว่า “ภายใต้ฝ่ายฯการถ่ายทอดดังกล่าวมีวัตถุประสงค์เพื่อให้เกิดการนำงานวิจัยสามารถถ่ายทอดสู่เชิงพาณิชย์ รวมทั้งทำให้สามารถเผยแพร่เทคโนโลยีไปสู่วงกว้าง”

คุณนพดล พันธุ์พานิช กรรมการ บริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด กล่าวว่า “ชุดทดสอบ Microtube Gel Test ได้ทำให้การตรวจหมู่เลือดของผู้บริจาคเลือดและผู้รับเลือด มีความถูกต้อง แม่นยำ สะดวก และรวดเร็วยิ่งขึ้นจากวิธีดั้งเดิม และมีต้นทุนถูกกว่าสินค้านำเข้ามาก บริษัทจึงได้เสนอแผนธุรกิจสำหรับชุดทดสอบเจลสำหรับธนาคารเลือดแก่ไบโอเทคและมหาวิทยาลัยขอนแก่น และได้มีการประชุมกันทั้ง 3 ฝ่ายและมีความเห็นร่วมกันที่จะพัฒนาโครงการนี้สู่เชิงพาณิชย์ จึงได้เกิดพิธีลงนามในวันนี้ขึ้น”

ในสถานภาพปัจจุบัน ชุดทดสอบ Microtube Gel Test ที่ รศ.ดร.อมรรัตน์ พัฒนาสำเร็จ ได้มีการยื่นขอรับความคุ้มครองด้านทรัพย์สินทางปัญญาประเภทสิทธิบัตรเรียบร้อยแล้ว จากนี้ไปประเทศไทยจะได้ใช้ผลิตภัณฑ์ที่พัฒนา และผลิตขึ้นจากฝ
ีมือนักวิจัยไทยกันอย่างแพร่หลายต่อไป

Nanodiamonds

New Tool for Next-Generation Cancer Treatments using Nanodiamonds

A research team at Northwestern University has demonstrated a tool that can precisely deliver tiny doses of drug-carrying nanomaterials to individual cells.
The tool, called the Nanofountain Probe, functions in two different ways: in one mode, the probe acts like a fountain pen, wherein drug-coated nanodiamonds serve as the ink, allowing researchers to create devices by “writing” with it. The second mode functions as a single-cell syringe, permitting direct injection of biomolecules or chemicals into individual cells.
The research was led by Horacio Espinosa, professor of mechanical engineering, and Dean Ho, assistant professor of mechanical and biomedical engineering, both at the McCormick School of Engineering and Applied Science at Northwestern. Their results were recently published online in the scientific journal Small.
The probe could be used both as a research tool in the development of next-generation cancer treatments and as a nanomanufacturing tool to build the implantable drug delivery devices that will apply these treatments. The potential of nanomaterials to revolutionize drug delivery is emergent in early trials, which show their ability to moderate the release of highly toxic chemotherapy drugs and other therapeutics. This provides a platform for drug-delivery schemes with reduced side effects and improved targeting.
“This is an exciting development that complements our previous demonstrations of direct patterning of DNA, proteins and nanoparticles,” says Espinosa.
Using the Nanofountain Probe, the group injected tiny doses of nanodiamonds into both healthy and cancerous cells. This technique will help cancer researchers investigate the efficacy of new drug-nanomaterial systems as they become available.
The group also used the same Nanofountain Probes to pattern dot arrays of drug-coated nanodiamonds directly on glass substrates. The production of these dot arrays, with dots that can be made smaller than 100 nanometers in diameter, provides the proof of concept by which to manufacture devices that will deliver these nanomaterials within the body.
The work addresses two major challenges in the development and clinical application of nanomaterial-mediated drug-delivery schemes: dosage control and high spatial resolution.
In fundamental research and development, biologists are typically constrained to studying the effects of a drug on an entire cell population because it is difficult to deliver them to a single cell. To address this issue, the team used the Nanofountain Probe to target and inject single cells with a dose of nanodiamonds.
“This allows us to deliver a precise dose to one cell and observe its response relative to its neighbors,” Ho says. “This will allow us to investigate the ultimate efficacy of novel treatment strategies via a spectrum of internalization mechanisms.”
Beyond the broad research focused on developing these drug-delivery schemes, manufacturing devices to execute the delivery will require the ability to precisely place doses of drug-coated nanomaterials. Ho and colleagues previously developed a polymer patch that could be used to deliver chemotherapy drugs locally to sites where cancerous tumors have been removed. This patch is embedded with a layer of drug-coated nanodiamonds, which moderate the release of the drug. The patch is capable of controlled and sustained low levels of release over a period of months, reducing the need for chemotherapy following the removal of a tumor.
“An attractive enhancement will be to use the Nanofountain Probe to replace the continuous drug-nanodiamond films currently used in these devices with patterned arrays composed of multiple drugs,” Ho says. “This allows high-fidelity spatial tuning of dosing in intelligent devices for comprehensive treatment.”
“One of the most significant aspects of this work is the Nanofountain Probe’s ability to deliver nanomaterials coated with a broad range of drugs and other biological agents,” Espinosa says. “The injection technique is currently being explored for delivery of a wide variety of bio-agents, including DNA, viruses and other therapeutically relevant materials.”
Nanodiamonds have also proven effective in seeding the growth of diamond thin films. These diamond films have exciting applications in next-generation nanoelectronics. Here again, the ability to pattern nanodiamonds with sub-100-nanometer resolution provides inroads to realizing these devices on a mass scale. The resolution in nanodiamond patterning demonstrated by the Nanofountain Probe represents an improvement of three orders of magnitude over other reported direct-write schemes of nanodiamond patterning.
The work was supported by the National Science Foundation, the National Institutes of Health, the V Foundation for Cancer Research and the Wallace H. Coulter Foundation.
In addition to Espinosa and Ho, other authors of the paper, entitled “Nanofountain Probe-based High-resolution Patterning and Single-cell Injection of Functionalized Nanodiamonds,” are Owen Loh, Robert Lam, Mark Chen, Nicolaie Moldovan and Houjin Huang of Northwestern University.

>http://www.nanotechwire.com/news.asp?nid=7939

Nanotechnology

UB Scientists Develop Novel Nanotechnology
Method to Stimulate Growth of New Neurons in Adult Brain

University at Buffalo researchers have identified a new mechanism that plays a central role in adult brain stem cell development and prompts brain stem cells to differentiate into neurons.
Their discovery, known as Integrative FGFR1 Signaling (INFS), has fundamentally challenged the prevailing ideas of how signals are processed in cells during neuronal development.
The INFS mechanism is considered capable of repopulating degenerated brain areas, raising possibilities for new treatments for Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease and other neurodegenerative disorders, and may be a promising anti-cancer therapy.
Michal Stachowiak, Ph.D., director of the Molecular and Structural Neurobiology and Gene Therapy Program at UB, lead the research team that discovered INFS.
Results of the research appear in a recent issue of Integrative Biology at http://xlink.rsc.org/?doi=B902617G.
The approach uses gene engineering and nanoparticles for gene delivery to activate the INFS mechanism directly and promote neuronal development. The INFS-targeting gene can prompt these stem cells to differentiate into neurons.
Stachowiak, UB associate professor of pathology and anatomical sciences in the UB School of Medicine and Biomedical Sciences, said the research team set out to see if it is possible to generate a wave of new neurons from stem cells and direct them to the affected areas using a mouse model.
“In this way, targeting the INFS potentially could be used to cure certain brain diseases, particularly in the case of a stroke or injuries that happen as a single episode and are not continuously attacking the brain,” he said.
“This study provides proof of concept for a novel approach to the treatment of neuronal loss by means of therapeutic gene transfer. This is a particularly attractive alternative to viral-mediated gene transfer.
“The health risks associated with using viruses to carry genes in this type of gene transfer have led to the search for safer means of gene delivery,” noted Stachowiak. “Nanotechnology offers an unprecedented advantage in enhancing the efficacy of non-viral gene delivery.”
Stachowiak and his wife, Ewa K. Stachowiak, Ph.D., research assistant professor of pathology and anatomical sciences, along with their postdoctoral fellows and graduate students, have spent more than 15 years studying the mechanisms controlling natural neurogenesis, the creation of new neurons.
Brain injuries, stroke and progressive chronic diseases such as Parkinson’s or Alzheimer’s disease result in an extensive loss of neurons, accompanied by functional deterioration in the affected brain tissue. Such neurodegenerative diseases are a major health concern, given the rising aging population worldwide.
In addition, neurodevelopmental disorders, such as autism and schizophrenia, diminish the production of neurons and disrupt the brain’s cellular structure.
“Manipulation of pre-existing adult stem cells to repopulate diseased areas of the brain holds the key towards the treatment of these neurodegenerative and, possibly, neurodevelopmental disorders,” said Michal Stachowiak.
“However, after birth, the ability of the brain’s stem cells to form the necessary new neurons normally is greatly diminished, and the mechanisms controlling natural neurogenesis are not well understood.”
The neurogenic potential of targeting INFS was described initially in cultured stem cells in vitro by the Stachowiak team. Following these initial studies, together with a team of UB chemists that included Indrajit Roy, Ph.D., Dhruba Bharali, Ph.D., and Paras N. Prasad, Ph.D., Stachowiak’s group investigated the use of organically modified silica nanoparticles as gene delivery vehicles into the stem cells of the brain in vivo.
Prasad is executive director of the UB Institute for Lasers, Photonics and Biophotonics and SUNY Distinguished Professor in the departments of Chemistry, Physics, Electrical Engineering and Medicine. Roy is an assistant research professor in the institute; Bharali was a research associate.
Injae Shin, Ph.D., an expert in genetics at Yonsei University, Seoul, Korea, in an online article on the Chemical Biology Web site, called the work “exciting.” He noted that it has the potential to treat neurological diseases, but pointed out the need for further development of gene delivery methods for the treatment of neuronal loss.
Stachowiak and colleagues currently are working on such approaches.
“Targeting the INFS mechanisms by small molecules could potentially replace the need for gene transfers and create a classical drug therapy for the neuronal loss,” said Ewa Stachowiak. “Now that we know the mechanism, we can search effectively for the means to control it.”

>http://www.nanotechwire.com/news.asp?nid=7956

Capsules encapsulated

Drug Deliver With Nanotechnology:
Capsules Encapsulated

When cells cannot carry out the tasks required of them by our bodies, the result is disease. Nanobiotechnology researchers are looking for ways to allow synthetic systems take over simple cellular activities when they are absent from the cell. This requires transport systems that can encapsulate medications and other substances and release them in a controlled fashion at the right moment.
The transporter must be able to interact with the surroundings in order to receive the signal to unload its cargo. A team led by Frank Caruso at the University of Melbourne has now developed a microcontainer that can hold thousands of individual “carrier units”—a “capsosome”. These are polymer capsules in which liposomes have been embedded to form subcompartments.
Currently, the primary type of nanotransporter used for drugs is the capsule: Polymer capsules form stable containers that are semipermeable, which allows for communication with the surrounding medium. However, these are not suitable for the transport of small molecules because they can escape. Liposomes are good at protecting small drug molecules; however, they are often unstable and impermeable to substances from the environment. The Australian researchers have now combined the advantages of both systems in their capsosomes.
Capsosomes are produced by several steps. First, a layer of polymer is deposited onto small silica spheres. This polymer contains building blocks modified with cholesterol. Liposomes that have been loaded with an enzyme can be securely anchored to the cholesterol units and thus attached to the polymer film. Subsequently, more polymer layers are added and then cross-linked by disulfide bridges into a gel by means of a specially developed, very gentle cross-linking reaction. In the final step, the silica core is etched away without damaging the sensitive cargo.
Experiments with an enzyme as model cargo demonstrated that the liposomes remain intact and the cargo does not escape. Addition of a detergent releases the enzyme in a functional state. By means of the enzymatic reaction, which causes a color change of the solution, it was possible to determine the number of liposome compartments to be about 8000 per polymer capsule.
“Because the capsosomes are biodegradable and nontoxic”, says Brigitte Staedler, a senior researcher in the group, “they would also be suitable for use as resorbable synthetic cell organelles and for the transport of drugs.” In addition, the scientists are planning to encapsulate liposomes filled with different enzymes together and to equip them with specific “receivers” which would allow the individual cargo to be released in a targeted fashion. This would make it possible to use enzymatic reaction cascades for catalytic reaction processes.

Frank Caruso. A Microreactor with Thousands of Subcompartments: Enzyme-Loaded Liposomes within Polymer Capsules. Angewandte Chemie International

Edition, 2009, 48, No. 24, 4359-4362 DOI: 10.1002/anie.200900386
>http://www.nanotechwire.com/news.asp?nid=7944

Virus Battery

MIT researchers make virus battery
WASHINGTON, April 2 (Xinhua)

For the first time, MIT researchers have shown they can genetically engineer viruses to build both the positively and negatively charged ends of a lithium-ion battery, according to a study released on Thursday in the online edition of journal Science.
The new virus-produced batteries have the same energy capacity and power performance as state-of-the-art rechargeable batteries being considered to power plug-in hybrid cars, and they could also be used to power a range of personal electronic devices, said Angela Belcher, the MIT materials scientist who led the research team.
The new batteries could be manufactured with a cheap and environmentally benign process: The synthesis takes place at and below room temperature and requires no harmful organic solvents, and the materials that go into the battery are non-toxic.
In a traditional lithium-ion battery, lithium ions flow between a negatively charged anode, usually graphite, and the positively charged cathode, usually cobalt oxide or lithium iron phosphate. Three years ago, an MIT team led by Belcher reported that it had engineered viruses that could build an anode by coating themselves with cobalt oxide and gold and self-assembling to form a nanowire.
In the latest work, the team focused on building a highly powerful cathode to pair up with the anode, said Belcher, the Germeshausen Professor of Materials Science and Engineering and Biological Engineering in MIT. Cathodes are more difficult to build than anodes because they must be highly conducting to be a fast electrode. However, most candidate materials for cathodes are highly insulating (non-conductive).
To achieve that, the researchers, including MIT Professor Gerbrand Ceder of materials science and Associate Professor Michael Strano of chemical engineering, genetically engineered viruses that first coat themselves with iron phosphate, then grab hold of carbon nanotubes to create a network of highly conductive material.
Because the viruses recognize and bind specifically to certain materials (carbon nanotubes in this case), each iron phosphate nanowire can be electrically “wired” to conducting carbon nanotubenetworks. Electrons can travel along the carbon nanotube networks, percolating throughout the electrodes to the iron phosphate and transferring energy in a very short time.
The viruses are a common bacteriophage, which infect bacteria but are harmless to humans.
The team found that incorporating carbon nanotubes increases the cathode’s conductivity without adding too much weight to the battery. In lab tests, batteries with the new cathode material could be charged and discharged at least 100 times without losing any capacitance. That is fewer charge cycles than currently available lithium-ion batteries, but “we expect them to be able to go much longer,” Belcher said.
The prototype is packaged as a typical coin cell battery, but the technology allows for the assembly of very lightweight, flexible and conformable batteries that can take the shape of their container.
Last week, MIT President Susan Hockfield took the prototype battery to a press briefing at the White House where she and U.S. President Barack Obama spoke about the need for federal funding to advance new clean-energy technologies.
Now that the researchers have demonstrated they can wire virus batteries at the nanoscale, they intend to pursue even better batteries using materials with higher voltage and capacitance, such as manganese phosphate and nickel phosphate, said Belcher. Once that next generation is ready, the technology could go into commercial production, she said.

source: > www.chinaview.cn
Editor: Mu Xuequan

ยาชานาโน

ยาชานาโนซึมผ่านผิวหนัง

จุฬาฯประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนาโน ออกแบบระบบนำส่งยาชาในรูปแบบยาทาแทนยาฉีด เล็งสนองความต้องการธุรกิจความงาม รวมถึงการผ่าตัดในคนไข้เด็ก รศ.ดร.สุวบุญจิรชาญชัย รองผู้อำนวยการฝ่ายการวิจัย วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กล่าวว่า ทีมงานอยู่ระหว่างพัฒนาระบบนำส่งยาชา ให้เป็นสารขนาดนาโนเมตรใช้ทาผ่านผิวหนัง เหมาะใช้ในธุรกิจศัลยกรรมความงาม และวางยารักษาผู้ป่วยเด็ก

การให้ยาชาก่อนผ่าตัดมักฉีดเข้าสู่บริเวณที่ต้องการให้ยาออกฤทธิ์ชา โดยเฉพาะการทำศัลยกรรมบนใบหน้า ทำให้คนไข้รู้สึกเจ็บ แต่ยาชาที่บรรจุในแคปซูลนาโนไม่ต้องใช้เข็มฉีดเข้าสู่ร่างกาย เพียงแค่ใช้ยาเปิดผิวหนังเพื่อกระตุ้นผิวหนัง ก่อนทายาชาให้ซึมออกฤทธิ์บริเวณชั้นผิวหนังที่ต้องการ ยาชานาโนเป็นงานวิจัยใน โครงการพัฒนานาโนไคติน-ไคโตซาน เพื่อเป็นจุลยานต้นแบบของการนำส่งยาชาเฉพาะแห่ง

ทีมวิจัยเลือกใช้วัสดุไคโตซาน ซึ่งเป็นสารสกัดที่ได้จากเปลือกกุ้งและกระดองปู เป็นสารนำส่งยาโดยควบคุมโครงสร้างให้เป็นวัสดุนาโน และออกแบบทิศทางให้โมเลกุลจัดเรียงตัวและรวมกลุ่มเป็นทรงกลม โดยมีช่องว่างอยู่ตรงกลางสำหรับบรรจุยา ความคืบหน้าของโครงงานวิจัย ปัจจุบันโมเลกุลยาชาและสายโซ่นาโนโพลีเมอร์ สามารถยึดติดกันเพียง 5-10% ซึ่งประสิทธิภาพไม่เพียงพอที่จะออกฤทธิ์ชาได้เต็มที่ นักวิจัยต้องการการยึดติดอย่างน้อย 50% หรือยิ่งมากก็ยิ่งดี เพื่อให้ยาชามีประสิทธิภาพมากที่สุด นอกจากนี้นักวิจัยยังทดลองใช้สายโซ่ไคติน-ไคโตซานที่สั้นลง รวมถึงปรับปรุงวิธีบรรจุ ค้นหาหมู่สารโมเลกุลที่เป็นขั้วและไม่เป็นขั้วชนิดไม่เป็นสารพิษมาเติมลงไป รศ.ดร.สุวบุญ กล่าว

โครงการวิจัยระบบนำส่งยาชาแบบทายังอยู่ในขั้นตอนเริ่มต้นและจะต้องพัฒนาต่อเนื่องไปเรื่อยๆ กระทั่งทดสอบในสัตว์และคนตามลำดับ คาดว่าจะใช้เวลาอีก 1 ปี จึงจะพร้อมทดสอบในคน

>http://news.mjob.in.th/technology/cat8/news2602/

พลาสเตอร์ยานาโน

พลาสเตอร์ยานาโนรักษาแผลเบาหวาน
สำหรับผู้ป่วยเบาหวานแล้ว สิ่งที่พวกเขาหวาดกลัวมากที่สุดคือ แผลที่อาจเกิดขึ้นบริเวณเท้า ซึ่งรักาให้หายยาก และท้ายที่สุดต้องลงเอยที่การตัดเท้าทิ้ง พลาดเตอร์ยาที่ใช้ระบบส่งยาอนุภาคระดับนาโน สามารถช่วยให้แผลหายได้เร็วขึ้น นักวิจัยศูนย์นาโนเทคพัฒนาพลาสเตอร์ยานาโนที่บรรจุยาปฏิชีวนะไว้ภายใน หวังใช้ฆ่าเชื้อแบคทีเรียในแผลผู้ป่วยโรคเบาหวานที่หายยาก ชูจุดเด่นควบคุมการปลดปล่อยตัวยาได้ทั้งปริมาณและระยะเวลาตามต้องการ คาดอีกหนึ่งปีได้เห็นผลิตภัณฑ์ต้นแบบพร้อมผลิตเชิงพาณิชย์แน่นอน ดร.อุรชา รังสาดทอง นักวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) เปิดเผยว่า โครงการวิจัยเรื่อง “การผลิตเส้นใยนาโนของโพลิเมอร์เพื่อพัฒนาระบบนำส่งยาปฏิชีวนะ” เป็นความร่วมมือกับศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) และวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาพลาสเตอร์ยาสำหรับใช้รักษาแผลที่หายยากของผู้ป่วยโรคเบาหวาน งานวิจัยชิ้นนี้ ได้รับงบประมาณสนับสนุนจากศูนย์นาโนเทคจำนวน 3 แสนบาท เป็นการดึงนาโนเทคโนโลยีมาช่วยในการนำส่งยาปฏิชีวนะเพื่อใช้รักษาแผลเฉพาะที่ ด้วยการใช้เทคนิคที่เรียกว่า อิเล็กโตรสปินนิ่ง (Electrospinning) หรือกระบวนการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิต เพื่อให้ได้เส้นใยขนาดนาโนออกมา ซึ่งโพลิเมอร์ที่ทีมวิจัยเลือกมาใช้ในครั้งนี้ ได้แก่ พีวีเอ (Polyvinyl alcohol : PVA) ส่วนตัวยาปฏิชีวนะที่จะนำมาบรรจุลงในเส้นใย คือ ซีฟาเล็กซิน (Cephalexin) มีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่เกิดการติดเชื้อบริเวณผิวหนังได้ดี จึงเหมาะกับผู้ป่วยโรคเบาหวาน เนื่องจากคนกลุ่มนี้เกิดเป็นแผลได้ง่าย เพราะมีระดับà

¸™à¹‰à¸³à¸•à¸²à¸¥à¹ƒà¸™à¸•à¸±à¸§à¸›à¸£à¸´à¸¡à¸²à¸“มาก เมื่อเป็นแผลแล้วก็จะหายช้า บางรายถึงขั้นต้องตัดอวัยวะที่ติดเชื้อทิ้งเพื่อป้องกันไม่ให้แผลเกิดการลุกลามก็มี สำหรับขั้นตอนการผลิต ดร.อุรชาอธิบายว่า ขั้นแรกต้องนำเอาตัวยามาละลายผสมกับโพลิเมอร์พีวีเอก่อน จากนั้นก็นำมาผ่านกระบวนการอิเล็กโตรสปินนิ่งให้ได้เส้นใยที่มีขนาดเล็กประมาณ 100-150 นาโนเมตร ซึ่งมียาปฏิชีวนะบรรจุไว้ภายใน จากขั้นตอนนี้ไปก็สามารถนำไปประยุกต์ทำเป็นแผ่นแปะหรือพลาสเตอร์ยาสำหรับใช้บริเวณผิวหนังได้ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีในลักษณะนี้มีให้เห็นแล้วในต่างประเทศ เช่นในสหรัฐได้นำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตเครื่องแบบทหาร มีคุณสมบัติช่วยลดการติดเชื้อและช่วยระบายเหงื่อและอากาศให้ดีขึ้น ปัจจุบันทีมวิจัยของไทยชุดนี้ สามารถควบคุมการปลดปล่อยตัวยาสู่บาดแผลได้แล้ว เนื่องจากแผ่นแปะซึ่งอยู่ในรูปของเส้นใยขนาดเล็กระดับนาโน ทำให้สามารถปลดปล่อยตัวยาออกมาได้ช้าและต่อเนื่อง ต่างจากการใส่ยาปกติที่จะไม่มีความต่อเนื่องในการส่งยาไปสู่บาดแผล อีกทั้งตัวยาก็จะออกมาเร็วเกินความต้องการ และจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการพบว่า เส้นใยนาโนที่ผลิตขึ้นมานี้ไม่มีพิษต่อเซลล์ร่างกายแต่อย่างใด ดร.อุรชา บอกว่าเคล็ดลับในการควบคุมการปลดปล่อยยาของเส้นใยนั้น ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนผสมระหว่างตัวยากับโพลิเมอร์ ขนาดของเส้นใย และชนิดของโพลิเมอร์ที่เลือกใช้ เช่น หากเลือกใช้โพลิเมอร์ที่ชอบน้ำ เวลาแปะลงไปที่ผิวหนัง เมื่อร่างกายมีเหงื่อเกิดขึ้น โพลิเมอร์ก็จะค่อยๆ ย่อยสลายและปล่อยตัวยาออกมาได้ “ตอนนี้กำลังทดสอบดูว่าต้องใช้ระยะ เวลานานแค่ไหนตัวยาถึงจะหมดแผ่น ซึ่งขณะนี้สามารถกำหนดระยะเวลาในà
¸à¸²à¸£à¸ªà¹ˆà¸‡à¸¢à¸²à¸ˆà¸²à¸à¹à¸œà¹ˆà¸™à¹à¸›à¸°à¹„ปยังแผลได้ประมาณ 2 วัน และขั้นต่อไปจะเป็นการพัฒนาให้อยู่ในรูปของพลาสเตอร์ยา คาดว่าหนึ่งปีก็น่าจะได้ผลิตภัณฑ์ต้นแบบออกมา หากสำเร็จก็จะเป็นทางเลือกใหม่ของระบบนำส่งยาทางผิวหนังได้” ดร.อุรชา กล่าว

>http://azooga.com/content_detail.php?cno=215

อิเล็กทรอนิกส์พิมพ์ได้(2)

อิเล็กทรอนิกส์พิมพ์ได้…โอกาสของไทยมาถึงแล้ว
Body: ดร.อดิสร เตือนตรานนท์
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ
กรุงเทพธุรกิจ 2008 March, 14

อิเล็กทรอนิกส์แบบพลาสติก (Plastic Electronics) หรือที่เราอาจเรียกว่า E-plastic ทำจากวัสดุประเภทโพลิเมอร์แบบอินทรีย์ ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถนำไฟฟ้าได้และมีคุณสมบัติคล้ายวัสดุกึ่งตัวนำ นำมาสามารถสร้างเป็นวงจรทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบางบนวัสดุได้หลากหลายแบบรวมทั้งพลาสติก มันสามารถสร้างขึ้นด้วยเทคนิคการพิมพ์แบบอิงค์เจ็ต แต่แทนที่จะเป็นหมึกพิมพ์ เราก็ใช้หมึกโพลิเมอร์แทน หรือใช้การพิมพ์แบบซิลสกรีน คล้ายเวลาเราสกรีนเสื้อยืด แต่เรากำลังพิมพ์ลายที่เล็กและละเอียดในระดับไมโครเมตร หรือการพิมพ์แบบม้วนต่อม้วนเหมือนการพิมพ์หีบห่อบรรจุภัณฑ์เพื่อผลิตเป็นจำนวนมากในคราวเดียวกัน และอีกวิธีหนึ่งที่ดูเหมือนจะเป็นที่สนใจกันมากและยังอยู่ในขั้นการวิจัยคือการสร้างโดยการพิมพ์กดหรือ Stamping โดยใช้แม่พิมพ์ที่มีลวดลายนูนเพื่อพิมพ์ลวดลายโพลิเมอร์เป็นลายวงจรที่เล็กระดับนาโนเมตร เทคนิคนี้คล้ายการพิมพ์หมึกด้วยตรายาง ดังนั้นแน่นอนว่าข้อดีของอิเล็กทรอนิกส์แบบพิมพ์ได้หรือเรียกว่า Printed Electronics นี้ก็คือไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือราคาแพงสำหรับการสร้างวงจรประเภทนี้ (การสร้างโรงงานผลิตชิพอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันต้องลงทุนไม่ต่ำกว่า 40,000-50,000 ล้านบาทต่อโรงงาน) ล่าสุดข้อมูลจากบริษัทวิจัย Nanomarkets คาดการณ์ว่าตลาดผลิตภัณฑ์ที่ทำจากอิเล็กทรอนิกส์พลาสติกนี้จะเติบโตจากประมาณ 70 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ไปเป็น 5,800 ล้านเหรียญ (ประมาณ 230,000 ล้านบาท) ภายในปี ค.ศ. 2009 ถึงแม้ตัวเลขนี้ยังไม่สูงมากนักเมื่อเทียบกับยอดขายชิพอิเล็กทรอนิกส์ต่อปีของบริษัทยักษ์ใหญ่อย่างอินเทล แต่ก็เป็นเทคโนโลยีที่บริษัทคู่แข่งอย่างโมโตโรล่าให้ความสำคัญและทุ่มวิจัยอยู่ในปัจจุบัน แน่นอนว่าความเร็วในการทำงานของชิพพลาสติกนี้ยังเทียบชั้นไม่ได้กับชิพแบบซิลิกอน จึงอาจจะไม่เหมาะกับการใช้เป็นชิพหน่วยประมวลผลหรือหน่วยความจำ แต่ในการใช้งาน
บางอย่างที่ความเร็วของวงจรไม่เป็นปัจจัยสำคัญอย่างเช่น จอแสดงผล หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ หรือในวงจรเล็กๆ ไม่ซับซ้อนอย่างบัตรสมาร์ทการ์ด หรือชิพ RFID ซึ่งสามารถพิมพ์ลายวงจรบนหีบห่อได้โดยตรงเช่นเดียวกันกับการพิมพ์ตัวหนังสือบนกระดาษ ก็น่าจะมีโอกาสทางการตลาดอยู่ไม่น้อย ข้อมูลวิจัยจากบริษัท IDTechEX คาดการณ์ได้ว่าในอีกสิบปีข้างหน้า (ค.ศ. 2017) จะมีผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างด้วยการพิมพ์เพิ่มสูงขึ้นเป็นร้อยละ 90 ดังนั้นจะเห็นได้ว่าอุตสาหกรรมการพิมพ์จะต้องเข้ามามีบทบาทที่สำคัญในการผลิตสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตอย่างแน่นอน ดังนั้นมันเป็นโอกาสของเราแล้ว อุตสาหกรรมการพิมพ์ของไทยที่มีความก้าวหน้าเป็นอันดับต้นๆ ในเอเชีย ถ้าเข้าใจในผลกระทบของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์พลาสติกก็จะต้องรีบปรับตัวและเตรียมตัวให้พร้อมรับกับการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ของตนกับการพิมพ์วัสดุโพลิเมอร์อื่นๆ ที่ไม่ใช่หมึกพิมพ์แต่เพียงอย่างเดียว ประเทศไทยจะได้ไม่ตกขบวนรถไฟ และใครจะเชื่อว่าในอนาคตไทยอาจจะเหมือนไต้หวันซึ่งเป็นผู้ผลิตชิปอิเล็กทรอนิกส์รายใหญ่ที่สุดในปัจจุบันก็ได้เพราะอิเล็กทรอนิกส์พิมพ์ได้นั่นเอง