Новые тенденции в нанотехнологиях в 2025 году.
Нанотехнологии продолжают стимулировать инновации во многих отраслях, от медицины и материаловедения до хранения энергии и экологических решений.
В этой статье освещаются ключевые разработки в области нанотехнологий в 2025 году.
Печатные целевые наночастицы для носимых и имплантируемых биосенсоров.
Нанотехнологии улучшают разработку носимых и имплантируемых биосенсоров. В 2025 году исследователи из Калифорнийского технологического института разработали новый метод струйной печати наночастиц, который позволяет производить эти устройства в больших объемах. Кубические наночастицы с ядром и оболочкой выполняют двойную функцию: они облегчают электрохимическую передачу сигнала и могут связываться с целевыми молекулами в биологических жидкостях.
Ядро наночастицы состоит из аналога берлинской лазури (PBA), окислительно-восстановительного материала, способного посылать электрохимические сигналы. Оболочка изготовлена из молекулярно отпечатанного полимера (MIP) никеля гексацианоферрата (NiHCF), что обеспечивает точное молекулярное распознавание. Эти печатаемые наночастицы могут обеспечить крупномасштабное производство биосенсоров для мониторинга критических биомаркеров.
Чтобы проверить их функциональность, исследователи разработали биосенсор, напечатанный на струйной печати, предназначенный для мониторинга уровней AA, CPK и Trp. Датчик продемонстрировал высокую воспроизводимость и точность, сохраняя механическую гибкость и стабильность даже после 1200 циклов изгиба. Эта адаптивность позволяет производителям создавать биосенсоры различных форм для различных применений.
Кроме того, биосенсор использовался для отслеживания лекарств от рака печени в биологических жидкостях, помогая контролировать, как организм их усваивает и перерабатывает. Интеграция этого наноматериала сделала биосенсор более прочным, стабильным и точным, улучшив целевой мониторинг здравоохранения.
Профилирование отдельных клеток (SCP) наноносителей: технология мониторинга на основе искусственного интеллекта.
Наноносители широко используются для доставки лекарств, но отслеживание их распределения на клеточном уровне остается сложной задачей. Немецкие исследователи разработали метод профилирования отдельных клеток (SCP) наноносителей, который точно отслеживает и обнаруживает наноносители в отдельных клетках.
SCP обеспечивает картирование наноносителей с высоким разрешением на клеточном уровне, позволяя исследователям количественно оценить их биораспределение с исключительной точностью и чувствительностью.
Команда применила подход глубокого обучения (DL) для анализа крупномасштабных наборов данных изображений, оптимизируя визуализацию наноносителей для более точной количественной оценки. Метод был продемонстрирован на мышиной модели, что дало новые знания о наномедицине на клеточном уровне.
Нанотехнологическая структура на основе ИИ может сегментировать клетки на основе различных параметров, таких как форма и размер, что было достигнуто путем оптимизации алгоритма DL с помощью обучения на высококачественных 3D-данных.
Структура на основе ИИ сегментирует клетки на основе таких параметров, как форма и размер, совершенствуя алгоритм DL с помощью обучения на высококачественных данных 3D-изображений. Экспериментальные результаты показали, что SCP эффективно количественно определял распределение мРНК на основе LNP при сверхнизкой дозировке 0,0005 мг/кг, что в 100–1000 раз ниже концентраций, используемых в обычных исследованиях.
Создание ДНК-наносетей для раннего обнаружения заболеваний и доставки лекарств.
Оптимизация углеродных нано решеток для сверхлегких материалов, напечатанных на 3D-принтере.
Материалы с нано архитектурой обладают уникальными структурными преимуществами, но часто страдают от низкой прочности на разрыв и механической нестабильности. Исследователи из Университета Торонто решили эту проблему, применив байесовскую оптимизацию на основе машинного обучения (МО) для улучшения механических свойств углеродных нано решеток, напечатанных на 3D-принтере.
Команда разработала предиктивную генеративную модельную структуру, обученную на наборах данных, полученных с помощью конечно-элементного анализа (КЭА), метода, обычно используемого для структурного анализа. Используя двухфотонную полимеризацию (2PP) в наномасштабном аддитивном производстве, они изготовили углеродные нано решетки с диаметром распорок от 300 до 600 нм.
Экспериментальные испытания показали, что оптимизированные нано решетки достигли удельной прочности 2,03 м3 кг-1 при плотности всего 200 кг м3. Улучшения конструкции увеличили прочность на растяжение на 118 %, а модуль Юнга на 68 %. Процесс изготовления также был высоко масштабируемым, что позволило исследователям изготовить 18,75 миллионов ячеек решетки, сохранив при этом структурную целостность.
Оптимизированные углеродные нано решетки сочетают прочность углеродистой стали с легкими свойствами пенополистирола, что делает их хорошо подходящими для аэрокосмической промышленности и высокопроизводительных структурных применений.
Узнать больше:
Для получения более подробной информации о последних прорывах в области нанотехнологий, пожалуйста, изучите следующие ресурсы:
Graphene Batteries: Market Trends and Growth Potential
The Role of Nanotechnology in Space Exploration
Enhancing Li-Ion Battery Performance with Carbon Nanocoatings
Ion Transport in MXenes: Advancements in Energy Storage
New Study Highlights Hybrid Nanocomposites as a Dual Solution for Microbial Resistance and Pollution
Источник: Top 5 Emerging Trends in Nanotechnology for 2025