Bionanoteknologi har nyt ansigt, fremtid i verdensklasse

Forestil dig ægteskabet af hårde metaller eller halvledere til bløde organiske eller biologiske produkter. Forestil dig det mærkelige, vidunderligt afkom -- hybridmaterialer aldrig udtænkt af Moder Natur.

Anvendelser inden for medicin og fremstilling er svimlende, siger biolog Steven Lenhert, det nyeste fakultets ansigt for nanovidenskab ved Florida State University.

Hvad med en mobiltelefon udstyret med en "lab on a chip", der kan diagnosticere sygdom? Det og meget mere er reelle muligheder, ifølge Lenhert.

"Nanoteknologi redder allerede liv, og vil være afgørende for bæredygtigheden af ​​livet, som vi kender det på Jorden, " han sagde.

Lenhert er hovedforfatter til et banebrydende papir offentliggjort i april 2010-udgaven af Natur nanoteknologi .

I en alder af 32, han er internationalt anerkendt for sit innovative arbejde inden for det udviklende område af bionanoteknologi - foreningen af ​​biologi og nanoteknologi - og en relateret proces, Dip-Pen nanolitografi (DPN), som bruger en skarp, pen-lignende enhed og "blæk" til at "skrive" nanoskalamønstre på faste overflader. Begge er i stand til at producere materialer med et enormt potentiale, ikke kun til diagnostiske applikationer i sundhedsvæsenet, men også til stort set alle områder, der bruger materialer, fra vævsteknologi til lægemiddelopdagelse til fremstilling af computerchips.

Med andre ord, det er stor teknologi på nanoskala. Nanoteknologi omfatter objekter, der kun måler 100 nanometer eller mindre i mindst én af deres dimensioner. Et nanometer svarer til en milliarddel af en meter.

"Tænk på en nanometer som den længde, et hår vokser på et sekund, sagde Lenhert.

Florida State hyrede Lenhert til yderligere at styrke den tværfaglige klynge af fakulteter, der udgør Integrative NanoScience Institute (INSI) - en vigtig del af universitetets ambitiøse Pathways of Excellence-initiativ. Hans banebrydende arbejde inden for nanobiologi forventes at tjene som et ideelt supplement til den materialevidenskabelige og tekniske forskning, der allerede er i gang der.

Sammen, de mener at gøre instituttet til et bionanoteknologisk center i verdensklasse.

Som INSI-medlem, Lenhert vil samarbejde om instituttets banebrydende forskning med fremtrædende fakulteter fra celle- og molekylærbiologi, kemi og biokemi, materialevidenskab, kemisk og biomedicinsk teknik, og fysik.

Papiret, han og kolleger udgav ("Lipid multilayer gratings") i Natur nanoteknologi beskriver en DPN-baseret teknik, han udtænkte på sine tidligere institutioner, Tysklands Universitet i Münster og Karlsruhe Institute of Technology. Teknikken har lovende biologiske anvendelser. Det muliggør farvekodet detektion af forskellige molekyler gennem diffraktion af lys og tynd, lag af lipider i nanoskala.

"Vi endte med en grundlæggende ny klasse af materialer - faktisk et biometamateriale, som er et biomateriale, der ikke findes i naturen, "Sagde Lenhert.

"Det fungerer som en biosensor, som reagerer på tilstedeværelsen af ​​et biologisk agens ved at kombinere et følsomt biologisk element med en fysisk enhed, " sagde han. "Vores biosensor laver faktisk den fysiske enhed ud af selve det biologiske element.

"Den nærmeste anvendelse i den virkelige verden for dette materiale er inden for medicinsk diagnostik, " sagde Lenhert. "Ideen ville være at have en bærbar, overkommelig og engangschip, der kunne give din mobiltelefon mulighed for at diagnosticere medicinske tilstande, der i øjeblikket kræver et besøg hos en læge og prøver, der sendes til et laboratorium. Dette koncept er kendt som 'lab on a chip, ' og det kunne analysere, sige, blod eller urin. En graviditetstest i hjemmet er et lignende eksempel, der allerede virker, men andre former for tests har stadig brug for faktiske, avancerede laboratorier."

Lenhert er en skakmester, der spiller konkurrencedygtigt, når han ikke er i sit laboratorium. Født i Salt Lake City, han modtog sin doktorgrad i 2004 fra universitetet i Münster. Indtil for nylig, han ledede en nanovidenskabsforskningsgruppe i Tyskland. Derefter, ved en konference i 2009, han stødte på en flyer fra Florida State om Integrated NanoScience Institute.

"Den indeholdt, hvad jeg anså for at være den perfekte beskrivelse af min videnskabelige motivation, " sagde Lenhert. "Nu, her er jeg. Det, der er mest spændende og imponerende for mig, er måden alle INSI-medlemmerne, fra forskellige FSU afdelinger, pludselig føler sig hjemme sammen på grund af ordet 'nanovidenskab.'

"Som kandidatstuderende var jeg heldig at kunne fungere som bro mellem forskellige afdelinger, herunder biologi, medicin, kemi og fysik, " sagde han. "Jeg indså, at mange af løsningerne på et bestemt problem måske allerede eksisterer lige på den anden side af en gade. Derfor kan jeg godt lide INSI -klyngen i Florida State, fordi det er baseret på dette princip."

"Steve Lenhert er ikke en traditionel biolog - han laver morgendagens biologi i dag, " sagde FSU-professor Bryant Chase, formand for biologisk videnskabsafdeling.

"Hans uddannelse i nanoteknologi såvel som biologi giver ham mulighed for at besvare biologiske spørgsmål gennem nye eksperimenter, der ikke kunne have været udført før, " sagde Chase. "Han designer nyt
værktøjer med hidtil usete anvendelser inden for videnskab og medicin. Han deltager også i et initiativ kaldet 'NanoProfessor, ' som lærer fakultetet, hvordan man gør nanovidenskab mere tilgængelig og engagerende for bachelorstuderende. Steve er et 'vidunderkind'."