Біомолекулярна електроніка: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
(Переглянути усі неперевірені зміни)
[очікує на перевірку][очікує на перевірку]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
Доповнено
Рядок 53: Рядок 53:
Особливіть полягає у використанні унікальних властивостей цих біомолекул, включаючи їх специфічне розпізнавання, самозбірку та адаптивність, для створення нових електронних систем із покращеною продуктивністю, біосумісністю та стійкістю.
Особливіть полягає у використанні унікальних властивостей цих біомолекул, включаючи їх специфічне розпізнавання, самозбірку та адаптивність, для створення нових електронних систем із покращеною продуктивністю, біосумісністю та стійкістю.


Важливість біомолекулярної електроніки полягає в її потенціалі революції в різних секторах, таких як [[Охорона здоров'я|охорона здоров’я]], [[енергетика]], [[обчислювальна техніка]] та [[моніторинг]] [[Навколишнє природне середовище|навколишнього середовища]]. Інтегруючи біологічні компоненти з традиційними електронними системами, дослідники прагнуть розробити інноваційні рішення, які можуть подолати поточні технологічні обмеження та задовольнити зростаючі вимоги до високопродуктивних, енергоефективних та екологічно чистих пристроїв. (''Див. також'' [[Зелені нанотехнології]])
Важливість біомолекулярної електроніки полягає в її потенціалі революції в різних секторах, таких як [[Охорона здоров'я|охорона здоров’я]], [[енергетика]], [[обчислювальна техніка]] та [[моніторинг]] [[Навколишнє природне середовище|навколишнього середовища]]. Інтегруючи біологічні компоненти з традиційними електронними системами, дослідники прагнуть розробити інноваційні рішення, які можуть подолати поточні технологічні обмеження та задовольнити зростаючі вимоги до високопродуктивних, енергоефективних та екологічно чистих пристроїв.

== Історія ==
1974 року А. Авірам і {{Нп|М. Ратнер|М. Ратнер|en|Mark Ratner}} запропонували<ref>Aviram, A., Ratner, M. A., «Molecular rectifiers», Chem. Phys. Lett., 29, 1974, pp. 277—283</ref> використовувати окремі молекули як елементну базу електронних пристроїв. Потім М. Конрад запропонував концепцію ферментативного [[нейрон]]а, засновану на суцільних розподілених середовищах, що обробляють інформацію. Ці ідеї дали початок квазібіологічній парадигмі, яка, спираючись на ідеї [[Штучна нейронна мережа|нейронних мереж]] [[Воррен Маккалох|Мак Каллоха]] та {{Нп|Волтер Піттс|Піттса|en|Walter Pitts}}, дозволила практично реалізувати молекулярні нейромережеві пристрої, наприклад, на основі білка [[бактеріородопсин]]у.


== Принципи та поняття ==
== Принципи та поняття ==
Рядок 64: Рядок 67:


==== ДНК ====
==== ДНК ====
[[ДНК]] пропонує унікальні переваги в біомолекулярній електроніці завдяки своїй програмованій природі та властивостям самозбірки. ДНК можна використовувати як шаблон для синтезу нанодротів, каркасів для організації наночастинок або як носій інформації в обчислювальних системах на основі ДНК і системах зберігання даних.<ref>{{Cite news|title=DNA-Templated Self-Assembly of Protein Arrays and Highly Conductive Nanowires|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1089389|work=Science|date=2003-09-26|accessdate=2023-04-18|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.1089389|pages=1882–1884|volume=301|issue=5641|language=en|first=Hao|last=Yan|first2=Sung Ha|last2=Park|first3=Gleb|last3=Finkelstein|first4=John H.|last4=Reif|first5=Thomas H.|last5=LaBean}}</ref><ref>{{Cite news|title=A Review of DNA Data Storage Technologies Based on Biomolecules|url=https://www.eurekaselect.com/article/117328|work=Current Bioinformatics|accessdate=2023-04-18|doi=10.2174/1574893616666210813101237|pages=31–36|volume=17|issue=1|language=en|first=Lichao|last=Zhang|first2=Yuanyuan|last2=Lv|first3=Lei|last3=Xu|first4=Murong|last4=Zhou}}</ref><ref>{{Cite news|title=DNA-Based Molecular Machines|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00292|work=JACS Au|date=2022-11-28|accessdate=2023-04-18|issn=2691-3704|pmc=PMC9709946|pmid=36465542|doi=10.1021/jacsau.2c00292|pages=2381–2399|volume=2|issue=11|language=en|first=Xiuhai|last=Mao|first2=Mengmeng|last2=Liu|first3=Qian|last3=Li|first4=Chunhai|last4=Fan|first5=Xiaolei|last5=Zuo}}</ref><ref>{{Cite news|title=Recent Advances in DNA Origami-Engineered Nanomaterials and Applications|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.3c00028|work=Chemical Reviews|date=2023-04-12|accessdate=2023-04-18|issn=0009-2665|pmc=PMC10103138|pmid=36990451|doi=10.1021/acs.chemrev.3c00028|pages=3976–4050|volume=123|issue=7|language=en|first=Pengfei|last=Zhan|first2=Andreas|last2=Peil|first3=Qiao|last3=Jiang|first4=Dongfang|last4=Wang|first5=Shikufa|last5=Mousavi|first6=Qiancheng|last6=Xiong|first7=Qi|last7=Shen|first8=Yingxu|last8=Shang|first9=Baoquan|last9=Ding}}</ref>
[[ДНК]] пропонує унікальні переваги в біомолекулярній електроніці завдяки своїй програмованій природі та властивостям самозбірки. ДНК можна використовувати як шаблон для синтезу нанодротів, каркасів для організації наночастинок або як носій інформації в обчислювальних системах на основі ДНК і системах зберігання даних.<ref>{{Cite news|title=DNA-Templated Self-Assembly of Protein Arrays and Highly Conductive Nanowires|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1089389|work=Science|date=2003-09-26|accessdate=2023-04-18|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.1089389|pages=1882–1884|volume=301|issue=5641|language=en|first=Hao|last=Yan|first2=Sung Ha|last2=Park|first3=Gleb|last3=Finkelstein|first4=John H.|last4=Reif|first5=Thomas H.|last5=LaBean}}</ref><ref name=":0">{{Cite news|title=A Review of DNA Data Storage Technologies Based on Biomolecules|url=https://www.eurekaselect.com/article/117328|work=Current Bioinformatics|accessdate=2023-04-18|doi=10.2174/1574893616666210813101237|pages=31–36|volume=17|issue=1|language=en|first=Lichao|last=Zhang|first2=Yuanyuan|last2=Lv|first3=Lei|last3=Xu|first4=Murong|last4=Zhou}}</ref><ref>{{Cite news|title=DNA-Based Molecular Machines|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00292|work=JACS Au|date=2022-11-28|accessdate=2023-04-18|issn=2691-3704|pmc=PMC9709946|pmid=36465542|doi=10.1021/jacsau.2c00292|pages=2381–2399|volume=2|issue=11|language=en|first=Xiuhai|last=Mao|first2=Mengmeng|last2=Liu|first3=Qian|last3=Li|first4=Chunhai|last4=Fan|first5=Xiaolei|last5=Zuo}}</ref><ref>{{Cite news|title=Recent Advances in DNA Origami-Engineered Nanomaterials and Applications|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.3c00028|work=Chemical Reviews|date=2023-04-12|accessdate=2023-04-18|issn=0009-2665|pmc=PMC10103138|pmid=36990451|doi=10.1021/acs.chemrev.3c00028|pages=3976–4050|volume=123|issue=7|language=en|first=Pengfei|last=Zhan|first2=Andreas|last2=Peil|first3=Qiao|last3=Jiang|first4=Dongfang|last4=Wang|first5=Shikufa|last5=Mousavi|first6=Qiancheng|last6=Xiong|first7=Qi|last7=Shen|first8=Yingxu|last8=Shang|first9=Baoquan|last9=Ding}}</ref>


==== Інші біомолекули ====
==== Інші біомолекули ====
Рядок 88: Рядок 91:
Для багатьох застосувань, особливо в охороні здоров’я та імплантованих пристроях, біосумісність є важливою. Біомолекулярні електронні системи повинні бути не тільки сумісними з живими тканинами та біологічними середовищами, але й зберігати свою функціональність і стабільність у фізіологічних умовах. Досягнення довгострокової стабільності та надійності біомолекулярних пристроїв залишається серйозною проблемою в цій галузі.<ref>{{Cite news|title=Natural Biopolymer-Based Biocompatible Conductors for Stretchable Bioelectronics|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.0c00897|work=Chemical Reviews|date=2021-02-24|accessdate=2023-04-18|issn=0009-2665|doi=10.1021/acs.chemrev.0c00897|pages=2109–2146|volume=121|issue=4|language=en|first=Chunya|last=Wang|first2=Tomoyuki|last2=Yokota|first3=Takao|last3=Someya}}</ref><ref>{{Cite news|title=Nanomaterial-based biohybrid hydrogel in bioelectronics|url=https://doi.org/10.1186/s40580-023-00357-7|work=Nano Convergence|date=2023-02-10|accessdate=2023-04-18|issn=2196-5404|pmc=PMC9918666|pmid=36763293|doi=10.1186/s40580-023-00357-7|pages=8|volume=10|issue=1|first=Minkyu|last=Shin|first2=Joungpyo|last2=Lim|first3=Joohyun|last3=An|first4=Jinho|last4=Yoon|first5=Jeong-Woo|last5=Choi}}</ref>
Для багатьох застосувань, особливо в охороні здоров’я та імплантованих пристроях, біосумісність є важливою. Біомолекулярні електронні системи повинні бути не тільки сумісними з живими тканинами та біологічними середовищами, але й зберігати свою функціональність і стабільність у фізіологічних умовах. Досягнення довгострокової стабільності та надійності біомолекулярних пристроїв залишається серйозною проблемою в цій галузі.<ref>{{Cite news|title=Natural Biopolymer-Based Biocompatible Conductors for Stretchable Bioelectronics|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.0c00897|work=Chemical Reviews|date=2021-02-24|accessdate=2023-04-18|issn=0009-2665|doi=10.1021/acs.chemrev.0c00897|pages=2109–2146|volume=121|issue=4|language=en|first=Chunya|last=Wang|first2=Tomoyuki|last2=Yokota|first3=Takao|last3=Someya}}</ref><ref>{{Cite news|title=Nanomaterial-based biohybrid hydrogel in bioelectronics|url=https://doi.org/10.1186/s40580-023-00357-7|work=Nano Convergence|date=2023-02-10|accessdate=2023-04-18|issn=2196-5404|pmc=PMC9918666|pmid=36763293|doi=10.1186/s40580-023-00357-7|pages=8|volume=10|issue=1|first=Minkyu|last=Shin|first2=Joungpyo|last2=Lim|first3=Joohyun|last3=An|first4=Jinho|last4=Yoon|first5=Jeong-Woo|last5=Choi}}</ref>


== Методи і прийоми ==
== Історія ==
Розробка та дослідження біомолекулярної електроніки вимагають різноманітних методів і технік для синтезу та модифікації біомолекул, складання та створення візерунків, характеристики, симуляції та моделювання. Ці методи відіграють вирішальну роль у проектуванні, виготовленні та оцінці біоелектронних пристроїв.
1974 року А. Авірам і {{Нп|М. Ратнер|М. Ратнер|en|Mark Ratner}} запропонували<ref>Aviram, A., Ratner, M. A., «Molecular rectifiers», Chem. Phys. Lett., 29, 1974, pp. 277—283</ref> використовувати окремі молекули як елементну базу електронних пристроїв. Потім М. Конрад запропонував концепцію ферментативного [[нейрон]]а, засновану на суцільних розподілених середовищах, що обробляють інформацію. Ці ідеї дали початок квазібіологічній парадигмі, яка, спираючись на ідеї [[Штучна нейронна мережа|нейронних мереж]] [[Воррен Маккалох|Мак Каллоха]] та {{Нп|Волтер Піттс|Піттса|en|Walter Pitts}}, дозволила практично реалізувати молекулярні нейромережеві пристрої, наприклад, на основі білка [[бактеріородопсин]]у.

=== Синтез і модифікація біомолекул ===
Щоб включити біомолекули в електронні системи, дослідники повинні спочатку синтезувати або виділити біомолекули та модифікувати їх, якщо необхідно. Методи [[Синтез білка|синтезу білка]] включають технологію [[Рекомбінантна ДНК|рекомбінантної ДНК]] і безклітинний синтез білка<ref>{{Cite news|title=Cell-Free Protein Synthesis: A Promising Option for Future Drug Development|url=https://doi.org/10.1007/s40259-020-00417-y|work=BioDrugs|date=2020-06-01|accessdate=2023-04-18|issn=1179-190X|pmc=PMC7211207|pmid=32198631|doi=10.1007/s40259-020-00417-y|pages=327–348|volume=34|issue=3|language=en|first=Srujan Kumar|last=Dondapati|first2=Marlitt|last2=Stech|first3=Anne|last3=Zemella|first4=Stefan|last4=Kubick}}</ref>, тоді як ДНК і РНК можна синтезувати хімічним шляхом або витягти з біологічних джерел. Біомолекули можна модифікувати за допомогою хімічних, ферментативних методів або методів [[Генна інженерія|генної інженерії]] для підвищення стабільності, функціональності або сумісності з електронними компонентами. (''Див. також'' [[Моделювання білків]])

=== Збірка та викрійка ===
Інтеграція біомолекул в електронні пристрої часто вимагає точного контролю над їх просторовою організацією та структуруванням. Для цієї мети можуть бути використані різні методики, включаючи [[Самозбірка|самозбірку]], [[Літографія|літографію]], мікроконтактний друк, нанолітографію зануреним пером та електроформування. Ці методи дозволяють створювати чітко визначені структури та візерунки на мікро- та наномасштабі, необхідні для функціональності багатьох біоелектронних пристроїв.<ref>{{Cite web|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202209088|title=Molecular Electronics: Creating and Bridging Molecular Junctions and Promoting Its Commercialization|last=Tianming Li, Vineeth Kumar Bandari, Oliver G. Schmidt|date=13 грудня 2022|publisher=Advances Materials|doi=10.1002/adma.202209088}}</ref>

=== Оцінка характеристик ===
Щоб оцінити продуктивність біоелектронних пристроїв і вивчити властивості біомолекул в електронних системах, дослідники використовують низку методів визначення характеристик. Вони можуть включати електрохімічні методи (наприклад, циклічна [[вольтамперометрія]], спектроскопія імпедансу<ref>{{Cite news|title=Electrochemical Impedance Spectroscopy Based Biosensors: Mechanistic Principles, Analytical Examples and Challenges towards Commercialization for Assays of Protein Cancer Biomarkers|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/celc.201800848|work=ChemElectroChem|date=2019-02-15|accessdate=2023-04-18|issn=2196-0216|doi=10.1002/celc.201800848|pages=989–1003|volume=6|issue=4|language=en|first=Tomas|last=Bertok|first2=Lenka|last2=Lorencova|first3=Erika|last3=Chocholova|first4=Eduard|last4=Jane|first5=Alica|last5=Vikartovska|first6=Peter|last6=Kasak|first7=Jan|last7=Tkac}}</ref>), [[Спектроскопія|спектроскопічні]] методи (наприклад, УФ-видимість, [[Флюоресценція|флуоресценція]], Раман), [[Мікроскопія|мікроскопічні]] методи (наприклад, [[атомно-силова мікроскопія]], [[скануюча електронна мікроскопія]], просвічуюча електронна мікроскопія) та інші методи такі як [[поверхневий плазмонний резонанс]] і мікроваги кристалів кварцу.<ref>{{Cite book
|url=https://liu.diva-portal.org/smash/get/diva2:1595979/FULLTEXT02.pdf
|title=Organic Bioelectronic Devices for Selective Biomarker Sensing Towards Integration with Living Systems.
|last=Diacci
|first=Chiara
|date=2021
|publisher=Linköping University Electronic Press
|location=Linköping
|isbn=978-91-7929-039-9
|oclc=1276859932
}}</ref>

=== Симуляція та моделювання ===
Обчислювальні методи відіграють важливу роль у розвитку біомолекулярної електроніки, надаючи розуміння основних процесів і керуючи плануванням [[Експеримент|експерименту]]. Дослідники використовують різні методи симуляції та моделювання<ref>{{Cite news|title=Mathematical and computational modeling in biology at multiple scales|url=https://tbiomed.biomedcentral.com/articles/10.1186/1742-4682-11-52|work=Theoretical Biology and Medical Modelling|date=2014-12|accessdate=2023-04-18|issn=1742-4682|pmc=PMC4396153|pmid=25542608|doi=10.1186/1742-4682-11-52|pages=52|volume=11|issue=1|language=en|first=Jack A|last=Tuszynski|first2=Philip|last2=Winter|first3=Diana|last3=White|first4=Chih-Yuan|last4=Tseng|first5=Kamlesh K|last5=Sahu|first6=Francesco|last6=Gentile|first7=Ivana|last7=Spasevska|first8=Sara Ibrahim|last8=Omar|first9=Niloofar|last9=Nayebi}}</ref>, включаючи симуляції [[Молекулярна динаміка|молекулярної динаміки]]<ref>{{Cite news|title=Biomolecular simulations: From dynamics and mechanisms to computational assays of biological activity|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wcms.1393|work=WIREs Computational Molecular Science|date=2019-05|accessdate=2023-04-18|issn=1759-0876|doi=10.1002/wcms.1393|volume=9|issue=3|language=en|first=David J.|last=Huggins|first2=Philip C.|last2=Biggin|first3=Marc A.|last3=Dämgen|first4=Jonathan W.|last4=Essex|first5=Sarah A.|last5=Harris|first6=Richard H.|last6=Henchman|first7=Syma|last7=Khalid|first8=Antonija|last8=Kuzmanic|first9=Charles A.|last9=Laughton}}</ref>, розрахунки [[Квантова механіка|квантової механіки]] та аналіз кінцевих елементів. Ці методи можна використовувати для вивчення механізмів транспортування заряду, [[згортання білків]], біомолекулярних взаємодій і поведінки біоелектронних пристроїв за різних умов.


Підсумовуючи, методи та методи, які використовуються в дослідженнях біомолекулярної електроніки, різноманітні та міждисциплінарні, охоплюючи від молекулярної біології та хімії до матеріалознавства та обчислювального моделювання. Поєднання цих методів дозволяє дослідникам розробляти, виготовляти та оцінювати інноваційні біоелектронні пристрої, які використовують унікальні властивості біомолекул.

== Застосування ==
Біомолекулярна електроніка має широкий спектр потенційних застосувань, використовуючи унікальні властивості біомолекул для розробки інноваційних рішень у різних галузях. Ось кілька ключових застосувань біомолекулярної електроніки:

=== Сенсори та біосенсори ===
Біомолекулярна електроніка широко використовується для розробки [[Сенсор|сенсорів]] і [[Біосенсор|біосенсорів]] для виявлення різних хімічних і біологічних [[Аналіт|аналітів]]. Використовуючи такі біомолекули, як ферменти, антитіла або нуклеїнові кислоти, в електронних пристроях можна створювати високочутливі та селективні [[Датчик|датчики]] для застосування в охороні здоров’я, моніторингу навколишнього середовища, безпечності харчових продуктів тощо.<ref>{{Cite web|url=https://portlandpress.com/essaysbiochem/article/60/1/1/78203/Introduction-to-biosensors|website=portlandpress.com|pmc=PMC4986445|pmid=27365030|accessdate=2023-04-18|doi=10.1042/ebc20150001|title=Introduction to biosensors|last=Pedro Estrela|date=2016}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://doi.org/10.1007/978-981-15-2817-0_14
|title=Biological Biosensors for Monitoring and Diagnosis
|last=Singh
|first=Simranjeet
|last2=Kumar
|first2=Vijay
|last3=Dhanjal
|first3=Daljeet Singh
|last4=Datta
|first4=Shivika
|last5=Prasad
|first5=Ram
|last6=Singh
|first6=Joginder
|date=2020
|editor-last=Singh
|editor-first=Joginder
|editor2-last=Vyas
|editor2-first=Ashish
|editor3-last=Wang
|editor3-first=Shanquan
|editor4-last=Prasad
|editor4-first=Ram
|series=Microbial Biotechnology: Basic Research and Applications
|publisher=Springer
|location=Singapore
|pages=317–335
|language=en
|doi=10.1007/978-981-15-2817-0_14
|isbn=978-981-15-2817-0
|pmc=PMC7340096
}}</ref><ref>{{Cite news|title=Recent Advances in Biomolecular Detection Based on Aptamers and Nanoparticles|url=https://www.mdpi.com/2079-6374/13/4/474|work=Biosensors|date=2023-04|accessdate=2023-04-18|issn=2079-6374|doi=10.3390/bios13040474|pages=474|volume=13|issue=4|language=en|first=Ruiting|last=Xu|first2=Leixin|last2=Ouyang|first3=Heyi|last3=Chen|first4=Ge|last4=Zhang|first5=Jiang|last5=Zhe}}</ref>

=== Збір та зберігання енергії ===
Біоелектронні пристрої можна використовувати для [[Генерування електроенергії|генерування]] та зберігання [[Енергія|енергії]], використовуючи природні процеси біомолекул. Наприклад, [[Біопаливо|біопаливні]] елементи перетворюють хімічну енергію з органічних субстратів в електричну, використовуючи [[ферменти]] або цілі клітини як каталізатори.<ref>{{Cite news|title=The direct use of enzymatic biofuel cells as functional bioelectronics|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667141721000525|work=eScience|date=2022-01-01|accessdate=2023-04-18|issn=2667-1417|doi=10.1016/j.esci.2021.12.005|pages=1–9|volume=2|issue=1|language=en|first=Xinxin|last=Xiao}}</ref><ref>{{Cite news|title=Construction of biofuel cells-based self-powered biosensors via design of nanocatalytic system|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285521010557|work=Nano Energy|date=2022-03-01|accessdate=2023-04-18|issn=2211-2855|doi=10.1016/j.nanoen.2021.106806|pages=106806|volume=93|language=en|first=Chengcheng|last=Gu|first2=Panpan|last2=Gai|first3=Feng|last3=Li}}</ref> Інші системи збору енергії включають біологічні [[Фотоелектричний модуль|фотоелектричні елементи]]<ref>{{Cite news|title=A comprehensive review on bioinspired solar photovoltaic cells|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/er.4255|work=International Journal of Energy Research|date=2019-03-10|accessdate=2023-04-18|doi=10.1002/er.4255|pages=1068–1081|volume=43|issue=3|language=en|first=Ramalingam|last=Senthil|first2=Srinivasan|last2=Yuvaraj}}</ref> та [[Іон|іоно]]<nowiki/>селективні мембрани<ref>{{Cite news|title=Biomimetic membranes for sensor and separation applications|url=https://doi.org/10.1007/s00216-009-2960-0|work=Analytical and Bioanalytical Chemistry|date=2009-10-01|accessdate=2023-04-18|issn=1618-2650|doi=10.1007/s00216-009-2960-0|pages=697–718|volume=395|issue=3|language=en|first=Claus Hélix|last=Nielsen}}</ref><ref>{{Cite news|title=Biomimetic membranes: A review|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738813009721|work=Journal of Membrane Science|date=2014-03-15|accessdate=2023-04-18|issn=0376-7388|doi=10.1016/j.memsci.2013.12.019|pages=359–381|volume=454|language=en|first=Yue-xiao|last=Shen|first2=Patrick O.|last2=Saboe|first3=Ian T.|last3=Sines|first4=Mustafa|last4=Erbakan|first5=Manish|last5=Kumar}}</ref>, які використовують властивості білків і ліпідів.

=== Біокомп'ютери та зберігання даних ===
Програмована природа ДНК і РНК надихнула на розробку біомолекулярних обчислювальних систем, які можуть вирішувати складні обчислювальні проблеми, використовуючи біологічні молекули як носії інформації. Зберігання даних на основі ДНК пропонує компактну, енергоефективну та тривалу альтернативу традиційним носіям інформації, тоді як логічні схеми на основі ДНК та РНК можуть виконувати паралельну обробку та приймати рішення.<ref name=":0" /><ref>{{Cite news|title=Biomolecular computing systems: principles, progress and potential|url=https://www.nature.com/articles/nrg3197|work=Nature Reviews Genetics|date=2012-07|accessdate=2023-04-18|issn=1471-0064|doi=10.1038/nrg3197|pages=455–468|volume=13|issue=7|language=en|first=Yaakov|last=Benenson}}</ref><ref>{{Cite news|title=Emerging Approaches to DNA Data Storage: Challenges and Prospects|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c06748|work=ACS Nano|date=2022-11-22|accessdate=2023-04-18|issn=1936-0851|pmc=PMC9706676|pmid=36256971|doi=10.1021/acsnano.2c06748|pages=17552–17571|volume=16|issue=11|language=en|first=Andrea|last=Doricchi|first2=Casey M.|last2=Platnich|first3=Andreas|last3=Gimpel|first4=Friederikee|last4=Horn|first5=Max|last5=Earle|first6=German|last6=Lanzavecchia|first7=Aitziber L.|last7=Cortajarena|first8=Luis M.|last8=Liz-Marzán|first9=Na|last9=Liu}}</ref>

=== Системи доставки ліків ===
Біомолекулярну електроніку можна використовувати для створення цільових систем доставки ліків, які реагують на специфічні біологічні чи навколишні стимули. Включаючи біомолекули в чутливі матеріали або наноструктури, дослідники можуть розробляти системи, які вивільняють терапевтичні агенти за потребою, підвищуючи ефективність лікування та мінімізуючи побічні ефекти.<ref>{{Cite news|title=Biosensor-Integrated Drug Delivery Systems as New Materials for Biomedical Applications|url=https://www.mdpi.com/2218-273X/12/9/1198|work=Biomolecules|date=2022-09|accessdate=2023-04-18|issn=2218-273X|pmc=PMC9496590|pmid=36139035|doi=10.3390/biom12091198|pages=1198|volume=12|issue=9|language=en|first=Iwona|last=Cicha|first2=Ronny|last2=Priefer|first3=Patrícia|last3=Severino|first4=Eliana B.|last4=Souto|first5=Sona|last5=Jain}}</ref><ref>{{Cite news|title=An Overview of Polymeric Nanoparticles-Based Drug Delivery System in Cancer Treatment|url=http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/15330338231152083|work=Technology in Cancer Research & Treatment|date=2023-01|accessdate=2023-04-18|issn=1533-0346|pmc=PMC9893377|pmid=36718541|doi=10.1177/15330338231152083|pages=153303382311520|volume=22|language=en|first=Utkarsh|last=Dristant|first2=Koel|last2=Mukherjee|first3=Sumit|last3=Saha|first4=Dipak|last4=Maity}}</ref><ref>{{Cite news|title=Revolutionizing Drug Delivery and Therapeutics: The Biomedical Applications of Conductive Polymers and Composites-Based Systems|url=https://www.mdpi.com/1999-4923/15/4/1204/pdf|work=Pharmaceutics|date=2023-04-10|accessdate=2023-04-18|issn=1999-4923|doi=10.3390/pharmaceutics15041204|pages=1204|volume=15|issue=4|language=en|first=Sharanya|last=Paramshetti|first2=Mohit|last2=Angolkar|first3=Adel|last3=Al Fatease|first4=Sultan M.|last4=Alshahrani|first5=Umme|last5=Hani|first6=Ankitha|last6=Garg|first7=Gundawar|last7=Ravi|first8=Riyaz Ali M.|last8=Osmani}}</ref> (''Див. також'' [[Наномедицина]])

=== Нейроінтерфейси та протезування ===
Інтеграція біомолекул в електронні системи дозволяє розробляти біосумісні [[Нейрокомп'ютерний інтерфейс|нейронні інтерфейси]] та [[Нейропротезування|нейропротези]]. Використовуючи провідні [[біополімери]], матеріали на основі пептидів або інші біомолекули, дослідники можуть створювати гнучкі, біосумісні пристрої, які взаємодіють із [[Нервова система|нервовою системою]], сприяючи розробці передових нейропротезів та інтерфейсів мозок-комп’ютер.<ref>{{Cite news|title=A Review of Organic and Inorganic Biomaterials for Neural Interfaces|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201304496|work=Advanced Materials|date=2014-03|accessdate=2023-04-18|pmc=PMC4373558|pmid=24677434|doi=10.1002/adma.201304496|pages=1846–1885|volume=26|issue=12|language=en|first=Pouria|last=Fattahi|first2=Guang|last2=Yang|first3=Gloria|last3=Kim|first4=Mohammad Reza|last4=Abidian}}</ref><ref>{{Cite news|title=Conducting Polymers for Neural Prosthetic and Neural Interface Applications|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201501810|work=Advanced Materials|date=2015-12|accessdate=2023-04-18|pmc=PMC4681501|pmid=26414302|doi=10.1002/adma.201501810|pages=7620–7637|volume=27|issue=46|language=en|first=Rylie|last=Green|first2=Mohammad Reza|last2=Abidian}}</ref><ref>{{Cite news|title=Design, preparation, and functionalization of nanobiomaterials for enhanced efficacy in current and future biomedical applications|url=https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/ntrev-2022-0106/html|work=Nanotechnology Reviews|date=2022-01-01|accessdate=2023-04-18|issn=2191-9097|doi=10.1515/ntrev-2022-0106|pages=1802–1826|volume=11|issue=1|language=en|first=Poornima|last=Ramburrun|first2=Riaz A.|last2=Khan|first3=Yahya E.|last3=Choonara}}</ref> (''Див. також'' [[Нейроінженерія]])

=== Екологічний моніторинг та рекультивація ===
Біомолекулярну електроніку можна використовувати для розробки пристроїв для моніторингу та очищення забруднень навколишнього середовища. Біосенсори можуть виявляти [[Забруднювач|забруднювачі]], [[Патоген|патогени]] або [[токсини]] в [[Повітря|повітрі]], [[Вода|воді]] та [[Ґрунт|ґрунті]], тоді як біоелектрохімічні системи можуть розщеплювати або перетворювати забруднювачі на менш шкідливі сполуки, пропонуючи стійкі рішення для захисту та управління навколишнім середовищем.<ref>{{Cite news|title=Recent Trends in Biosensors for Environmental Quality Monitoring|url=https://www.mdpi.com/1424-8220/22/4/1513|work=Sensors|date=2022-01|accessdate=2023-04-18|issn=1424-8220|pmc=PMC8879434|pmid=35214408|doi=10.3390/s22041513|pages=1513|volume=22|issue=4|language=en|first=Simona|last=Gavrilaș|first2=Claudiu Ștefan|last2=Ursachi|first3=Simona|last3=Perța-Crișan|first4=Florentina-Daniela|last4=Munteanu}}</ref><ref>{{Cite news|title=Recent advances on rapid detection and remediation of environmental pollutants utilizing nanomaterials-based (bio)sensors|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722023129|work=Science of The Total Environment|date=2022-08-15|accessdate=2023-04-18|issn=0048-9697|doi=10.1016/j.scitotenv.2022.155219|pages=155219|volume=834|language=en|first=Abhinay|last=Thakur|first2=Ashish|last2=Kumar}}</ref><ref>{{Cite book
|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166526X21000970
|title=Chapter Six - Development of nano-sensor and biosensor as an air pollution detection technique for the foreseeable future
|last=Mohamed
|first=Elham Farouk
|last2=Awad
|first2=Gamal
|date=2022-01-01
|editor-last=Turan
|editor-first=Nouha Bakaraki
|editor2-last=Engin
|editor2-first=Guleda Onkal
|editor3-last=Bilgili
|editor3-first=Mehmet Sinan
|series=Comprehensive Analytical Chemistry
|publisher=Elsevier
|volume=99
|pages=163–188
|language=en
|doi=10.1016/bs.coac.2021.11.003
|pmc=PMC9906420
}}</ref><ref>{{Cite news|title=DNA-based nanobiosensors for monitoring of water quality|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1438463919310922|work=International Journal of Hygiene and Environmental Health|date=2020-05-01|accessdate=2023-04-18|issn=1438-4639|doi=10.1016/j.ijheh.2020.113485|pages=113485|volume=226|language=en|first=Diana|last=Soukarié|first2=Vincent|last2=Ecochard|first3=Laurence|last3=Salomé}}</ref> (''Див. також'' [[Зелені нанотехнології]])

Підводячи підсумок, можна сказати, що застосування біомолекулярної електроніки є різноманітним і далекосяжним, з потенціалом революціонізувати різні галузі шляхом використання унікальних властивостей і функцій біомолекул. Від охорони здоров’я до захисту навколишнього середовища, біомолекулярна електроніка пропонує інноваційні рішення для актуальних глобальних проблем, прокладаючи шлях до більш сталого та пов’язаного майбутнього.


== Досягнення ==
== Досягнення ==
Рядок 98: Рядок 202:
Передбачається, що електронні пристрої на основі біомолекул будуть у тисячу разів продуктивнішими від напівпровідникових.
Передбачається, що електронні пристрої на основі біомолекул будуть у тисячу разів продуктивнішими від напівпровідникових.


Вже розроблено технологію створення {{Нп|Молекулярні нанопроводи на основі ДНК|молекулярних нанопроводі́в на основі ДНК|ru|Молекулярные провода на основе ДНК}}<ref name="r3"/> і електронної пам'яті на основі [[Вірус тютюнової мозаїки|вірусу тютюнової мозаїки]]<ref>R. J. Tseng, C. Tsai, L. Ma, et al., «<nowiki/>[[Nature Nanotechnology]]<nowiki/>», (2006), v. 1, 72</ref>.
Вже розроблено технологію створення молекулярних нановолокон-проводів на основі ДНК<ref name="r3"/> і електронної пам'яті на основі [[Вірус тютюнової мозаїки|вірусу тютюнової мозаїки]]<ref>R. J. Tseng, C. Tsai, L. Ma, et al., «<nowiki/>[[Nature Nanotechnology]]<nowiki/>», (2006), v. 1, 72</ref>.


== Див. також ==
== Див. також ==
Рядок 109: Рядок 213:
* [[Синтетична біологія]]
* [[Синтетична біологія]]
* [[Біоінформатика]]
* [[Біоінформатика]]
* [[Зелені нанотехнології]]


== Література ==
== Література ==
Рядок 114: Рядок 219:
=== Книги ===
=== Книги ===


* Petty, Michael C. (2019). ''Organic and molecular electronics : from principles to practice'' (вид. 2nd edition). Hoboken, NJ, USA. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-1-118-87927-6|978-1-118-87927-6]].
* Petty Michael C. (2019). ''Organic and molecular electronics: from principles to practice'' (вид. 2nd edition). Hoboken, NJ, USA. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-1-118-87927-6|978-1-118-87927-6]].
* Guo, Xuefeng (2019). ''Molecular-scale electronics: current status and perspectives''. Cham. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-527-81891-4|978-3-527-81891-4]].
* Guo Xuefeng (2019). ''Molecular-scale electronics: current status and perspectives''. Cham. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-527-81891-4|978-3-527-81891-4]].
* Demidov, Vadim V. (2020). [https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-36434-2 ''DNA beyond genes: from data storage and computing to nanobots, nanomedicine, and nanoelectronics''.] Cham: Springer. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-030-36434-2|978-3-030-36434-2]]
* Demidov Vadim V. (2020). [https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-36434-2 ''DNA beyond genes: from data storage and computing to nanobots, nanomedicine, and nanoelectronics''.] Cham: [[Springer Science+Business Media|Springer]]. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-030-36434-2|978-3-030-36434-2]]
* Dong, Xiang; Li, Yu (2020). ''Molecular-scale electronics concept, fabrication and application''. Weinheim. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-527-81888-4|978-3-527-81888-4]].
* Dong Xiang; Li Yu (2020). ''Molecular-scale electronics concept, fabrication and application''. Weinheim. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-527-81888-4|978-3-527-81888-4]].
* Li, Tao (2021). ''Nanogap electrodes''. Weinheim, Germany: Wiley-VCH. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-527-65956-2|978-3-527-65956-2]].
* Li Tao (2021). ''Nanogap electrodes''. Weinheim, Germany: Wiley-VCH. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-3-527-65956-2|978-3-527-65956-2]].
* Sher, Omer (2022). ''Nanoparticles based molecular electronic devices with tunable molecular functionalization shell and gas sensing measurements''. Uppsala. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-91-513-1519-5|978-91-513-1519-5]].
* Diacci, Chiara (2021). ''[https://liu.diva-portal.org/smash/get/diva2:1595979/FULLTEXT02.pdf Organic Bioelectronic Devices for Selective Biomarker Sensing Towards Integration with Living Systems.]'' Linköping: Linköping University Electronic Press. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-91-7929-039-9|978-91-7929-039-9]].
* Sher Omer (2022). ''Nanoparticles based molecular electronic devices with tunable molecular functionalization shell and gas sensing measurements''. Uppsala. [[ISBN]]&nbsp;[[Спеціальна:Джерела книг/978-91-513-1519-5|978-91-513-1519-5]].


=== Журнали ===
=== Журнали ===
Рядок 131: Рядок 237:
=== Статті ===
=== Статті ===


* Scudellari, Megan (29 грудня 2015). [https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1520100112 DNA for data storage and computing.] ''Proceedings of the National Academy of Sciences'' (англ.) '''112''' (52). с.&nbsp;15771–15772. [[Цифровий ідентифікатор об'єкта|doi]]:[[doi:10.1073/pnas.1520100112|10.1073/pnas.1520100112]].
* Scudellari Megan (29 грудня 2015). [https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1520100112 DNA for data storage and computing.] ''[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|Proceedings of the National Academy of Sciences]].'' (англ.) '''112''' (52). с.&nbsp;15771–15772. [[Цифровий ідентифікатор об'єкта|doi]]:[[doi:10.1073/pnas.1520100112|10.1073/pnas.1520100112]].
* Zhang, Lichao; Lv, Yuanyuan; Xu, Lei; Zhou, Murong. (2022). A Review of DNA Data Storage Technologies Based on Biomolecules. ''Current Bioinformatics'' (англ.) '''17''' (1). с.&nbsp;31–36. [[Цифровий ідентифікатор об'єкта|doi]]:10.2174/1574893616666210813101237.
* Tianming Li, Vineeth Kumar Bandari, Oliver G. Schmidt (2022). [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202209088 Molecular Electronics: Creating and Bridging Molecular Junctions and Promoting Its Commercialization.] ''[[Advanced Materials]]''. (англ.) [[Цифровий ідентифікатор об'єкта|doi]]:[[doi:10.1002/adma.202209088|10.1002/adma.202209088]].
* Zhang Lichao; Lv Yuanyuan; Xu Lei; Zhou Murong. (2022). A Review of DNA Data Storage Technologies Based on Biomolecules. ''Current Bioinformatics.'' (англ.) '''17''' (1). с.&nbsp;31–36. [[Цифровий ідентифікатор об'єкта|doi]]:[[doi:10.2174/1574893616666210813101237|10.2174/1574893616666210813101237]].
* Doricchi Andrea; Platnich Casey M.; Gimpel Andreas та ін. (2022). Emerging Approaches to DNA Data Storage: Challenges and Prospects. ''[[ACS Nano]].'' (англ.) '''16''' (11). с.&nbsp;17552–17571.[[Цифровий ідентифікатор об'єкта|doi]]:[[doi:10.1021/acsnano.2c06748|10.1021/acsnano.2c06748]].


== Посилання ==
== Посилання ==

Версія за 18:03, 18 квітня 2023

Анімація структури ділянки ДНК. Підстави лежать горизонтально між двома спіральними нитками. Азот: синій, кисень: червоний, вуглець: зелений, водень: білий, фосфор: оранжевий
Анімація структури ділянки ДНК. Азот синій, кисень червоний, вуглець зелений, водень білий, фосфор оранжевий

Біомолекулярна електроніка або нанобіоелектроніка — міждисциплінарна галузь електроніки і нанотехнологій, у якому біомолекули (білки, ДНК тощо) і принципи біофінформатики використовуються в обчислювальній техніці для створення гібридних біоелектронних пристроїв.[1][2][3][4][5]

Особливіть полягає у використанні унікальних властивостей цих біомолекул, включаючи їх специфічне розпізнавання, самозбірку та адаптивність, для створення нових електронних систем із покращеною продуктивністю, біосумісністю та стійкістю.

Важливість біомолекулярної електроніки полягає в її потенціалі революції в різних секторах, таких як охорона здоров’я, енергетика, обчислювальна техніка та моніторинг навколишнього середовища. Інтегруючи біологічні компоненти з традиційними електронними системами, дослідники прагнуть розробити інноваційні рішення, які можуть подолати поточні технологічні обмеження та задовольнити зростаючі вимоги до високопродуктивних, енергоефективних та екологічно чистих пристроїв.

Історія

1974 року А. Авірам і М. Ратнер[en] запропонували[6] використовувати окремі молекули як елементну базу електронних пристроїв. Потім М. Конрад запропонував концепцію ферментативного нейрона, засновану на суцільних розподілених середовищах, що обробляють інформацію. Ці ідеї дали початок квазібіологічній парадигмі, яка, спираючись на ідеї нейронних мереж Мак Каллоха та Піттса[en], дозволила практично реалізувати молекулярні нейромережеві пристрої, наприклад, на основі білка бактеріородопсину.

Принципи та поняття

Біомолекулярна електроніка покладається на унікальні властивості різних біомолекул для розробки електронних систем. Розуміння ролі різних біомолекул в електроніці, їхніх механізмів транспортування заряду та важливості біоелектронних інтерфейсів, біосумісності та стабільності має важливе значення для реалізації потенціалу галузі.

Біомолекули в електроніці

Білки

Білки з їхньою різноманітною структурою та функціями є ключовими компонентами біомолекулярної електроніки. Серед інших ролей вони можуть виступати як каталізатори, елементи молекулярного розпізнавання або структурні каркаси.[7] Ферменти, наприклад, можна використовувати для біопаливних елементів[8] і біосенсорів[9], тоді як канальні білки можна використовувати в іон-селективних мембранах для збору та зберігання енергії.[10][11]

ДНК

ДНК пропонує унікальні переваги в біомолекулярній електроніці завдяки своїй програмованій природі та властивостям самозбірки. ДНК можна використовувати як шаблон для синтезу нанодротів, каркасів для організації наночастинок або як носій інформації в обчислювальних системах на основі ДНК і системах зберігання даних.[12][13][14][15]

Інші біомолекули

Окрім білків і ДНК, інші біомолекули, такі як ліпіди, вуглеводи та РНК, також відіграють важливу роль у біомолекулярній електроніці.[16] Ліпіди можуть утворювати біоміметичні мембрани для датчиків і пристроїв перетворення енергії[17], тоді як вуглеводи можуть забезпечувати біосумісність і специфічні властивості розпізнавання[18][19]. РНК, подібно до ДНК, може діяти як програмований каркас[20], а також брати участь у біокомп’ютерах.[21]

Механізми транспортування заряду

У біомолекулярній електроніці розуміння транспорту заряду через біомолекули має вирішальне значення для оптимізації продуктивності пристрою.[22] Перенесення заряду може відбуватися за допомогою різних механізмів, таких як стрибки електронів, тунелювання[23] або суперобмін, залежно від типу біомолекули та електронного середовища.[24][25]

Біоелектронні інтерфейси

Інтерфейс між біомолекулами та електронними компонентами є критичним аспектом біомолекулярної електроніки.[26] Розробка ефективних біоелектронних інтерфейсів вимагає точного контролю над орієнтацією, іммобілізацією та функціональністю біомолекул для забезпечення ефективної передачі сигналу та продуктивності пристрою.[27][28][29][30]

Біосумісність і стабільність

Для багатьох застосувань, особливо в охороні здоров’я та імплантованих пристроях, біосумісність є важливою. Біомолекулярні електронні системи повинні бути не тільки сумісними з живими тканинами та біологічними середовищами, але й зберігати свою функціональність і стабільність у фізіологічних умовах. Досягнення довгострокової стабільності та надійності біомолекулярних пристроїв залишається серйозною проблемою в цій галузі.[31][32]

Методи і прийоми

Розробка та дослідження біомолекулярної електроніки вимагають різноманітних методів і технік для синтезу та модифікації біомолекул, складання та створення візерунків, характеристики, симуляції та моделювання. Ці методи відіграють вирішальну роль у проектуванні, виготовленні та оцінці біоелектронних пристроїв.

Синтез і модифікація біомолекул

Щоб включити біомолекули в електронні системи, дослідники повинні спочатку синтезувати або виділити біомолекули та модифікувати їх, якщо необхідно. Методи синтезу білка включають технологію рекомбінантної ДНК і безклітинний синтез білка[33], тоді як ДНК і РНК можна синтезувати хімічним шляхом або витягти з біологічних джерел. Біомолекули можна модифікувати за допомогою хімічних, ферментативних методів або методів генної інженерії для підвищення стабільності, функціональності або сумісності з електронними компонентами. (Див. також Моделювання білків)

Збірка та викрійка

Інтеграція біомолекул в електронні пристрої часто вимагає точного контролю над їх просторовою організацією та структуруванням. Для цієї мети можуть бути використані різні методики, включаючи самозбірку, літографію, мікроконтактний друк, нанолітографію зануреним пером та електроформування. Ці методи дозволяють створювати чітко визначені структури та візерунки на мікро- та наномасштабі, необхідні для функціональності багатьох біоелектронних пристроїв.[34]

Оцінка характеристик

Щоб оцінити продуктивність біоелектронних пристроїв і вивчити властивості біомолекул в електронних системах, дослідники використовують низку методів визначення характеристик. Вони можуть включати електрохімічні методи (наприклад, циклічна вольтамперометрія, спектроскопія імпедансу[35]), спектроскопічні методи (наприклад, УФ-видимість, флуоресценція, Раман), мікроскопічні методи (наприклад, атомно-силова мікроскопія, скануюча електронна мікроскопія, просвічуюча електронна мікроскопія) та інші методи такі як поверхневий плазмонний резонанс і мікроваги кристалів кварцу.[36]

Симуляція та моделювання

Обчислювальні методи відіграють важливу роль у розвитку біомолекулярної електроніки, надаючи розуміння основних процесів і керуючи плануванням експерименту. Дослідники використовують різні методи симуляції та моделювання[37], включаючи симуляції молекулярної динаміки[38], розрахунки квантової механіки та аналіз кінцевих елементів. Ці методи можна використовувати для вивчення механізмів транспортування заряду, згортання білків, біомолекулярних взаємодій і поведінки біоелектронних пристроїв за різних умов.


Підсумовуючи, методи та методи, які використовуються в дослідженнях біомолекулярної електроніки, різноманітні та міждисциплінарні, охоплюючи від молекулярної біології та хімії до матеріалознавства та обчислювального моделювання. Поєднання цих методів дозволяє дослідникам розробляти, виготовляти та оцінювати інноваційні біоелектронні пристрої, які використовують унікальні властивості біомолекул.

Застосування

Біомолекулярна електроніка має широкий спектр потенційних застосувань, використовуючи унікальні властивості біомолекул для розробки інноваційних рішень у різних галузях. Ось кілька ключових застосувань біомолекулярної електроніки:

Сенсори та біосенсори

Біомолекулярна електроніка широко використовується для розробки сенсорів і біосенсорів для виявлення різних хімічних і біологічних аналітів. Використовуючи такі біомолекули, як ферменти, антитіла або нуклеїнові кислоти, в електронних пристроях можна створювати високочутливі та селективні датчики для застосування в охороні здоров’я, моніторингу навколишнього середовища, безпечності харчових продуктів тощо.[39][40][41]

Збір та зберігання енергії

Біоелектронні пристрої можна використовувати для генерування та зберігання енергії, використовуючи природні процеси біомолекул. Наприклад, біопаливні елементи перетворюють хімічну енергію з органічних субстратів в електричну, використовуючи ферменти або цілі клітини як каталізатори.[42][43] Інші системи збору енергії включають біологічні фотоелектричні елементи[44] та іоноселективні мембрани[45][46], які використовують властивості білків і ліпідів.

Біокомп'ютери та зберігання даних

Програмована природа ДНК і РНК надихнула на розробку біомолекулярних обчислювальних систем, які можуть вирішувати складні обчислювальні проблеми, використовуючи біологічні молекули як носії інформації. Зберігання даних на основі ДНК пропонує компактну, енергоефективну та тривалу альтернативу традиційним носіям інформації, тоді як логічні схеми на основі ДНК та РНК можуть виконувати паралельну обробку та приймати рішення.[13][47][48]

Системи доставки ліків

Біомолекулярну електроніку можна використовувати для створення цільових систем доставки ліків, які реагують на специфічні біологічні чи навколишні стимули. Включаючи біомолекули в чутливі матеріали або наноструктури, дослідники можуть розробляти системи, які вивільняють терапевтичні агенти за потребою, підвищуючи ефективність лікування та мінімізуючи побічні ефекти.[49][50][51] (Див. також Наномедицина)

Нейроінтерфейси та протезування

Інтеграція біомолекул в електронні системи дозволяє розробляти біосумісні нейронні інтерфейси та нейропротези. Використовуючи провідні біополімери, матеріали на основі пептидів або інші біомолекули, дослідники можуть створювати гнучкі, біосумісні пристрої, які взаємодіють із нервовою системою, сприяючи розробці передових нейропротезів та інтерфейсів мозок-комп’ютер.[52][53][54] (Див. також Нейроінженерія)

Екологічний моніторинг та рекультивація

Біомолекулярну електроніку можна використовувати для розробки пристроїв для моніторингу та очищення забруднень навколишнього середовища. Біосенсори можуть виявляти забруднювачі, патогени або токсини в повітрі, воді та ґрунті, тоді як біоелектрохімічні системи можуть розщеплювати або перетворювати забруднювачі на менш шкідливі сполуки, пропонуючи стійкі рішення для захисту та управління навколишнім середовищем.[55][56][57][58] (Див. також Зелені нанотехнології)

Підводячи підсумок, можна сказати, що застосування біомолекулярної електроніки є різноманітним і далекосяжним, з потенціалом революціонізувати різні галузі шляхом використання унікальних властивостей і функцій біомолекул. Від охорони здоров’я до захисту навколишнього середовища, біомолекулярна електроніка пропонує інноваційні рішення для актуальних глобальних проблем, прокладаючи шлях до більш сталого та пов’язаного майбутнього.

Досягнення

ДНК, РНК, білки та інші біомолекули в природі беруть участь у перенесенні заряду і мають нанометровий розмір. Молекула ДНК має важливі для створення електронних пристроїв властивості: самовідтворюваність, можливість копіювання і самоскладання. Біологічні молекули можуть мати властивості діелектриків, металів, напівпровідників та надпровідників[59][60][61]. На їх основі можна створити: нанотранзистори, нанодіоди, логічні елементи, нанодвигуни, нанобіочіпи й інші прилади нанометрового масштабу.

Розроблено конструкцію електронного нанобіочіпа, в основі роботи якого лежить властивість зміни провідності одноланцюжкового олігонуклеотида за його гібридизації з комплементарною ділянкою[62][63]. Такий біочіп буде в мільйон разів продуктивнішим від оптичних ДНК-біочіпів. Як і оптичний біочіп, електронний біочіп можна використати для діагностики різних захворювань і одночасного секвенування сотень тисяч генів, що робить реальним створення генетичного паспорта окремої людини.

Передбачається, що електронні пристрої на основі біомолекул будуть у тисячу разів продуктивнішими від напівпровідникових.

Вже розроблено технологію створення молекулярних нановолокон-проводів на основі ДНК[61] і електронної пам'яті на основі вірусу тютюнової мозаїки[64].

Див. також

Література

Книги

Журнали

Статті

Посилання

Примітки

  1. ↑ Petty, Michael C. (2019). Organic and molecular electronics : from principles to practice (вид. Second edition). Hoboken, NJ, USA. ISBN 978-1-118-87927-6. OCLC 1041561472.
  2. ↑ Guo, Xuefeng (2019). Molecular-scale electronics : current status and perspectives. Cham. ISBN 978-3-527-81891-4. OCLC 1078998249.
  3. ↑ Dong, Xiang; Li, Yu (2020). Molecular-scale electronics concept, fabrication and application. Weinheim. ISBN 978-3-527-81888-4. OCLC 1178960537.
  4. ↑ Li, Tao (2021). Nanogap electrodes. Weinheim, Germany: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-65956-2. OCLC 1260348473.
  5. ↑ Sher, Omer (2022). Nanoparticles based molecular electronic devices with tunable molecular functionalization shell and gas sensing measurements. Uppsala. ISBN 978-91-513-1519-5. OCLC 1315659097.
  6. ↑ Aviram, A., Ratner, M. A., «Molecular rectifiers», Chem. Phys. Lett., 29, 1974, pp. 277—283
  7. ↑ Cosnier, Serge; J. Gross, Andrew; Le Goff, Alan; Holzinger, Michael (2016-09). Recent advances on enzymatic glucose/oxygen and hydrogen/oxygen biofuel cells: Achievements and limitations. Journal of Power Sources (англ.). Т. 325. с. 252—263. doi:10.1016/j.jpowsour.2016.05.133. Процитовано 18 квітня 2023.
  8. ↑ [1], ZHANG, Yi Heng Percival & Zhiguang ZHU, "Complete Oxidation of Sugars to Electricity by Using Cell-Free Synthetic Enzymatic Pathways" 
  9. ↑ Grieshaber, Dorothee; MacKenzie, Robert; Vörös, Janos; Reimhult, Erik (2008-03). Electrochemical Biosensors - Sensor Principles and Architectures. Sensors (англ.). Т. 8, № 3. с. 1400—1458. doi:10.3390/s80314000. ISSN 1424-8220. PMC 3663003. PMID 27879772. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  10. ↑ Xiao, Kai; Jiang, Lei; Antonietti, Markus (16 жовтня 2019). Ion Transport in Nanofluidic Devices for Energy Harvesting. Joule (English) . Т. 3, № 10. с. 2364—2380. doi:10.1016/j.joule.2019.09.005. ISSN 2542-4785. Процитовано 18 квітня 2023.
  11. ↑ Bedendi, Giada; De Moura Torquato, Lilian D.; Webb, Sophie; Cadoux, Cécile; Kulkarni, Amogh; Sahin, Selmihan; Maroni, Plinio; Milton, Ross D.; Grattieri, Matteo (21 грудня 2022). Enzymatic and Microbial Electrochemistry: Approaches and Methods. ACS Measurement Science Au (англ.). Т. 2, № 6. с. 517—541. doi:10.1021/acsmeasuresciau.2c00042. ISSN 2694-250X. PMC 9783092. PMID 36573075. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  12. ↑ Yan, Hao; Park, Sung Ha; Finkelstein, Gleb; Reif, John H.; LaBean, Thomas H. (26 вересня 2003). DNA-Templated Self-Assembly of Protein Arrays and Highly Conductive Nanowires. Science (англ.). Т. 301, № 5641. с. 1882—1884. doi:10.1126/science.1089389. ISSN 0036-8075. Процитовано 18 квітня 2023.
  13. ↑ а б Zhang, Lichao; Lv, Yuanyuan; Xu, Lei; Zhou, Murong. A Review of DNA Data Storage Technologies Based on Biomolecules. Current Bioinformatics (англ.). Т. 17, № 1. с. 31—36. doi:10.2174/1574893616666210813101237. Процитовано 18 квітня 2023.
  14. ↑ Mao, Xiuhai; Liu, Mengmeng; Li, Qian; Fan, Chunhai; Zuo, Xiaolei (28 листопада 2022). DNA-Based Molecular Machines. JACS Au (англ.). Т. 2, № 11. с. 2381—2399. doi:10.1021/jacsau.2c00292. ISSN 2691-3704. PMC 9709946. PMID 36465542. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  15. ↑ Zhan, Pengfei; Peil, Andreas; Jiang, Qiao; Wang, Dongfang; Mousavi, Shikufa; Xiong, Qiancheng; Shen, Qi; Shang, Yingxu; Ding, Baoquan (12 квітня 2023). Recent Advances in DNA Origami-Engineered Nanomaterials and Applications. Chemical Reviews (англ.). Т. 123, № 7. с. 3976—4050. doi:10.1021/acs.chemrev.3c00028. ISSN 0009-2665. PMC 10103138. PMID 36990451. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  16. ↑ Sarles, Stephen A.; Leo, Donald J. (11 березня 2010). Physical encapsulation of droplet interface bilayers for durable, portable biomolecular networks. Lab on a Chip (англ.). Т. 10, № 6. с. 710—717. doi:10.1039/B916736F. ISSN 1473-0189. Процитовано 18 квітня 2023.
  17. ↑ Hu, Caibiao; Qian, Airui; Wang, Qiang; Xu, Feng; He, Yi; Xu, Jing; Xia, Yongchang; Xia, Qiang (1 грудня 2016). Industrialization of lipid nanoparticles: From laboratory-scale to large-scale production line. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics (англ.). Т. 109. с. 206—213. doi:10.1016/j.ejpb.2016.10.018. ISSN 0939-6411. Процитовано 18 квітня 2023.
  18. ↑ Gim, Soeun; Zhu, Yuntao; Seeberger, Peter H.; Delbianco, Martina (2019-09). Carbohydrate‐based nanomaterials for biomedical applications. WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology (англ.). Т. 11, № 5. doi:10.1002/wnan.1558. ISSN 1939-5116. Процитовано 18 квітня 2023.
  19. ↑ Ogawa, Yu; Putaux, Jean-Luc (2022). Recent Advances in Electron Microscopy of Carbohydrate Nanoparticles. Frontiers in Chemistry. Т. 10. doi:10.3389/fchem.2022.835663. ISSN 2296-2646. PMC 8886399. PMID 35242740. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  20. ↑ Parsons, Molly F.; Allan, Matthew F.; Li, Shanshan; Shepherd, Tyson R.; Ratanalert, Sakul; Zhang, Kaiming; Pullen, Krista M.; Chiu, Wah; Rouskin, Silvi (24 січня 2023). 3D RNA-scaffolded wireframe origami. Nature Communications (англ.). Т. 14, № 1. с. 382. doi:10.1038/s41467-023-36156-1. ISSN 2041-1723. Процитовано 18 квітня 2023.
  21. ↑ Katz, Evgeny (2021). DNA- and RNA-based computing systems (вид. First edition). Weinheim, Germany. ISBN 978-3-527-82542-4. OCLC 1159621761.
  22. ↑ Liu, Yuru; Qiu, Xinkai; Soni, Saurabh; Chiechi, Ryan C. (1 червня 2021). Charge transport through molecular ensembles: Recent progress in molecular electronics. Chemical Physics Reviews. Т. 2, № 2. с. 021303. doi:10.1063/5.0050667. Процитовано 18 квітня 2023.
  23. ↑ Gupta, Nipun Kumar; Karuppannan, Senthil Kumar; Pasula, Rupali Reddy; Vilan, Ayelet; Martin, Jens; Xu, Wentao; May, Esther Maria; Pike, Andrew R.; Astier, Hippolyte P. A. G. (5 жовтня 2022). Temperature-Dependent Coherent Tunneling across Graphene–Ferritin Biomolecular Junctions. ACS Applied Materials & Interfaces (англ.). Т. 14, № 39. с. 44665—44675. doi:10.1021/acsami.2c11263. ISSN 1944-8244. PMC 9542697. PMID 36148983. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  24. ↑ Lande, Aurélien de la; Babcock, Nathan S.; Řezáč, Jan; Lévy, Bernard; Sanders, Barry C.; Salahub, Dennis R. (4 квітня 2012). Quantum effects in biological electron transfer. Physical Chemistry Chemical Physics (англ.). Т. 14, № 17. с. 5902—5918. doi:10.1039/C2CP21823B. ISSN 1463-9084. Процитовано 18 квітня 2023.
  25. ↑ Ha, Tracy Q.; Planje, Inco J.; White, Jhanelle R. G.; Aragonès, Albert C.; Díez-Pérez, Ismael (1 серпня 2021). Charge transport at the protein–electrode interface in the emerging field of BioMolecular Electronics. Current Opinion in Electrochemistry (англ.). Т. 28. с. 100734. doi:10.1016/j.coelec.2021.100734. ISSN 2451-9103. Процитовано 18 квітня 2023.
  26. ↑ Hassler, Brian L.; Worden, Robert M. (15 травня 2006). Versatile bioelectronic interfaces based on heterotrifunctional linking molecules. Biosensors and Bioelectronics (англ.). Т. 21, № 11. с. 2146—2154. doi:10.1016/j.bios.2005.10.004. ISSN 0956-5663. Процитовано 18 квітня 2023.
  27. ↑ Fan Yang, Xiaolei Zuo, Chunhai Fan, Xian-En Zhang. Biomacromolecular nanostructures-based interfacial engineering: from precise assembly to precision biosensing. academic.oup.com. doi:10.1093/nsr/nwx134. Процитовано 18 квітня 2023.
  28. ↑ Prominski, Aleksander; Tian, Bozhi (1 грудня 2021). Bridging the gap — biomimetic design of bioelectronic interfaces. Current Opinion in Biotechnology (англ.). Т. 72. с. 69—75. doi:10.1016/j.copbio.2021.10.005. ISSN 0958-1669. Процитовано 18 квітня 2023.
  29. ↑ Bi-Directional Bioelectronic Interfaces: System Design and Circuit Implications (PDF). SSCM Bioelectronics Tutorial Draft.
  30. ↑ Gao, Dace; Parida, Kaushik; Lee, Pooi See (2020-07). Emerging Soft Conductors for Bioelectronic Interfaces. Advanced Functional Materials (англ.). Т. 30, № 29. с. 1907184. doi:10.1002/adfm.201907184. ISSN 1616-301X. Процитовано 18 квітня 2023.
  31. ↑ Wang, Chunya; Yokota, Tomoyuki; Someya, Takao (24 лютого 2021). Natural Biopolymer-Based Biocompatible Conductors for Stretchable Bioelectronics. Chemical Reviews (англ.). Т. 121, № 4. с. 2109—2146. doi:10.1021/acs.chemrev.0c00897. ISSN 0009-2665. Процитовано 18 квітня 2023.
  32. ↑ Shin, Minkyu; Lim, Joungpyo; An, Joohyun; Yoon, Jinho; Choi, Jeong-Woo (10 лютого 2023). Nanomaterial-based biohybrid hydrogel in bioelectronics. Nano Convergence. Т. 10, № 1. с. 8. doi:10.1186/s40580-023-00357-7. ISSN 2196-5404. PMC 9918666. PMID 36763293. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  33. ↑ Dondapati, Srujan Kumar; Stech, Marlitt; Zemella, Anne; Kubick, Stefan (1 червня 2020). Cell-Free Protein Synthesis: A Promising Option for Future Drug Development. BioDrugs (англ.). Т. 34, № 3. с. 327—348. doi:10.1007/s40259-020-00417-y. ISSN 1179-190X. PMC 7211207. PMID 32198631. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  34. ↑ Tianming Li, Vineeth Kumar Bandari, Oliver G. Schmidt (13 грудня 2022). Molecular Electronics: Creating and Bridging Molecular Junctions and Promoting Its Commercialization. Advances Materials. doi:10.1002/adma.202209088.
  35. ↑ Bertok, Tomas; Lorencova, Lenka; Chocholova, Erika; Jane, Eduard; Vikartovska, Alica; Kasak, Peter; Tkac, Jan (15 лютого 2019). Electrochemical Impedance Spectroscopy Based Biosensors: Mechanistic Principles, Analytical Examples and Challenges towards Commercialization for Assays of Protein Cancer Biomarkers. ChemElectroChem (англ.). Т. 6, № 4. с. 989—1003. doi:10.1002/celc.201800848. ISSN 2196-0216. Процитовано 18 квітня 2023.
  36. ↑ Diacci, Chiara (2021). Organic Bioelectronic Devices for Selective Biomarker Sensing Towards Integration with Living Systems (PDF). Linköping: Linköping University Electronic Press. ISBN 978-91-7929-039-9. OCLC 1276859932.
  37. ↑ Tuszynski, Jack A; Winter, Philip; White, Diana; Tseng, Chih-Yuan; Sahu, Kamlesh K; Gentile, Francesco; Spasevska, Ivana; Omar, Sara Ibrahim; Nayebi, Niloofar (2014-12). Mathematical and computational modeling in biology at multiple scales. Theoretical Biology and Medical Modelling (англ.). Т. 11, № 1. с. 52. doi:10.1186/1742-4682-11-52. ISSN 1742-4682. PMC 4396153. PMID 25542608. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  38. ↑ Huggins, David J.; Biggin, Philip C.; Dämgen, Marc A.; Essex, Jonathan W.; Harris, Sarah A.; Henchman, Richard H.; Khalid, Syma; Kuzmanic, Antonija; Laughton, Charles A. (2019-05). Biomolecular simulations: From dynamics and mechanisms to computational assays of biological activity. WIREs Computational Molecular Science (англ.). Т. 9, № 3. doi:10.1002/wcms.1393. ISSN 1759-0876. Процитовано 18 квітня 2023.
  39. ↑ Pedro Estrela (2016). Introduction to biosensors. portlandpress.com. doi:10.1042/ebc20150001. PMC 4986445. PMID 27365030. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  40. ↑ Singh, Simranjeet; Kumar, Vijay; Dhanjal, Daljeet Singh; Datta, Shivika; Prasad, Ram; Singh, Joginder (2020). Singh, Joginder; Vyas, Ashish; Wang, Shanquan; Prasad, Ram (ред.). Biological Biosensors for Monitoring and Diagnosis. Microbial Biotechnology: Basic Research and Applications (англ.). Singapore: Springer. с. 317—335. doi:10.1007/978-981-15-2817-0_14. ISBN 978-981-15-2817-0. PMC 7340096.{{cite book}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  41. ↑ Xu, Ruiting; Ouyang, Leixin; Chen, Heyi; Zhang, Ge; Zhe, Jiang (2023-04). Recent Advances in Biomolecular Detection Based on Aptamers and Nanoparticles. Biosensors (англ.). Т. 13, № 4. с. 474. doi:10.3390/bios13040474. ISSN 2079-6374. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  42. ↑ Xiao, Xinxin (1 січня 2022). The direct use of enzymatic biofuel cells as functional bioelectronics. eScience (англ.). Т. 2, № 1. с. 1—9. doi:10.1016/j.esci.2021.12.005. ISSN 2667-1417. Процитовано 18 квітня 2023.
  43. ↑ Gu, Chengcheng; Gai, Panpan; Li, Feng (1 березня 2022). Construction of biofuel cells-based self-powered biosensors via design of nanocatalytic system. Nano Energy (англ.). Т. 93. с. 106806. doi:10.1016/j.nanoen.2021.106806. ISSN 2211-2855. Процитовано 18 квітня 2023.
  44. ↑ Senthil, Ramalingam; Yuvaraj, Srinivasan (10 березня 2019). A comprehensive review on bioinspired solar photovoltaic cells. International Journal of Energy Research (англ.). Т. 43, № 3. с. 1068—1081. doi:10.1002/er.4255. Процитовано 18 квітня 2023.
  45. ↑ Nielsen, Claus Hélix (1 жовтня 2009). Biomimetic membranes for sensor and separation applications. Analytical and Bioanalytical Chemistry (англ.). Т. 395, № 3. с. 697—718. doi:10.1007/s00216-009-2960-0. ISSN 1618-2650. Процитовано 18 квітня 2023.
  46. ↑ Shen, Yue-xiao; Saboe, Patrick O.; Sines, Ian T.; Erbakan, Mustafa; Kumar, Manish (15 березня 2014). Biomimetic membranes: A review. Journal of Membrane Science (англ.). Т. 454. с. 359—381. doi:10.1016/j.memsci.2013.12.019. ISSN 0376-7388. Процитовано 18 квітня 2023.
  47. ↑ Benenson, Yaakov (2012-07). Biomolecular computing systems: principles, progress and potential. Nature Reviews Genetics (англ.). Т. 13, № 7. с. 455—468. doi:10.1038/nrg3197. ISSN 1471-0064. Процитовано 18 квітня 2023.
  48. ↑ Doricchi, Andrea; Platnich, Casey M.; Gimpel, Andreas; Horn, Friederikee; Earle, Max; Lanzavecchia, German; Cortajarena, Aitziber L.; Liz-Marzán, Luis M.; Liu, Na (22 листопада 2022). Emerging Approaches to DNA Data Storage: Challenges and Prospects. ACS Nano (англ.). Т. 16, № 11. с. 17552—17571. doi:10.1021/acsnano.2c06748. ISSN 1936-0851. PMC 9706676. PMID 36256971. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  49. ↑ Cicha, Iwona; Priefer, Ronny; Severino, Patrícia; Souto, Eliana B.; Jain, Sona (2022-09). Biosensor-Integrated Drug Delivery Systems as New Materials for Biomedical Applications. Biomolecules (англ.). Т. 12, № 9. с. 1198. doi:10.3390/biom12091198. ISSN 2218-273X. PMC 9496590. PMID 36139035. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  50. ↑ Dristant, Utkarsh; Mukherjee, Koel; Saha, Sumit; Maity, Dipak (2023-01). An Overview of Polymeric Nanoparticles-Based Drug Delivery System in Cancer Treatment. Technology in Cancer Research & Treatment (англ.). Т. 22. с. 153303382311520. doi:10.1177/15330338231152083. ISSN 1533-0346. PMC 9893377. PMID 36718541. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  51. ↑ Paramshetti, Sharanya; Angolkar, Mohit; Al Fatease, Adel; Alshahrani, Sultan M.; Hani, Umme; Garg, Ankitha; Ravi, Gundawar; Osmani, Riyaz Ali M. (10 квітня 2023). Revolutionizing Drug Delivery and Therapeutics: The Biomedical Applications of Conductive Polymers and Composites-Based Systems. Pharmaceutics (англ.). Т. 15, № 4. с. 1204. doi:10.3390/pharmaceutics15041204. ISSN 1999-4923. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  52. ↑ Fattahi, Pouria; Yang, Guang; Kim, Gloria; Abidian, Mohammad Reza (2014-03). A Review of Organic and Inorganic Biomaterials for Neural Interfaces. Advanced Materials (англ.). Т. 26, № 12. с. 1846—1885. doi:10.1002/adma.201304496. PMC 4373558. PMID 24677434. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  53. ↑ Green, Rylie; Abidian, Mohammad Reza (2015-12). Conducting Polymers for Neural Prosthetic and Neural Interface Applications. Advanced Materials (англ.). Т. 27, № 46. с. 7620—7637. doi:10.1002/adma.201501810. PMC 4681501. PMID 26414302. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  54. ↑ Ramburrun, Poornima; Khan, Riaz A.; Choonara, Yahya E. (1 січня 2022). Design, preparation, and functionalization of nanobiomaterials for enhanced efficacy in current and future biomedical applications. Nanotechnology Reviews (англ.). Т. 11, № 1. с. 1802—1826. doi:10.1515/ntrev-2022-0106. ISSN 2191-9097. Процитовано 18 квітня 2023.
  55. ↑ Gavrilaș, Simona; Ursachi, Claudiu Ștefan; Perța-Crișan, Simona; Munteanu, Florentina-Daniela (2022-01). Recent Trends in Biosensors for Environmental Quality Monitoring. Sensors (англ.). Т. 22, № 4. с. 1513. doi:10.3390/s22041513. ISSN 1424-8220. PMC 8879434. PMID 35214408. Процитовано 18 квітня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  56. ↑ Thakur, Abhinay; Kumar, Ashish (15 серпня 2022). Recent advances on rapid detection and remediation of environmental pollutants utilizing nanomaterials-based (bio)sensors. Science of The Total Environment (англ.). Т. 834. с. 155219. doi:10.1016/j.scitotenv.2022.155219. ISSN 0048-9697. Процитовано 18 квітня 2023.
  57. ↑ Mohamed, Elham Farouk; Awad, Gamal (1 січня 2022). Turan, Nouha Bakaraki; Engin, Guleda Onkal; Bilgili, Mehmet Sinan (ред.). Chapter Six - Development of nano-sensor and biosensor as an air pollution detection technique for the foreseeable future. Comprehensive Analytical Chemistry (англ.). Т. 99. Elsevier. с. 163—188. doi:10.1016/bs.coac.2021.11.003. PMC 9906420.{{cite book}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  58. ↑ Soukarié, Diana; Ecochard, Vincent; Salomé, Laurence (1 травня 2020). DNA-based nanobiosensors for monitoring of water quality. International Journal of Hygiene and Environmental Health (англ.). Т. 226. с. 113485. doi:10.1016/j.ijheh.2020.113485. ISSN 1438-4639. Процитовано 18 квітня 2023.
  59. ↑ H. B. Gray, J. R. Winkler, «Electron transfer in proteins», Annu. Rev. Biochem, (1996), v. 65, pp. 537—561
  60. ↑ J.Deisenhofer, J.R.Norris, (eds.), «The Photosynthetic Reaction Center», Academic Press, N. Y., (1993), II, p. 500
  61. ↑ а б Q. Gu, C. Cheng, R. Conela, et al., «Nanotechnology», (2006), v. 17, R 14
  62. ↑ V. D. Lakhno, «DNA Nanobioelectronics», Int. J. Quant. Chem., (2008), v. 108, pp. 1970—1981.
  63. ↑ V. D. Lakhno, V. B. Sultanov, «On the possibility of Electronic DNA Nanobiochips», J. Chem. Theor. & Computations, (2007), v. 3, p. 703—705.
  64. ↑ R. J. Tseng, C. Tsai, L. Ma, et al., «Nature Nanotechnology», (2006), v. 1, 72
Галузі
Електроніка
Питання
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Біомолекулярна_електроніка&oldid=39261584