Stel je het huwelijk voor van harde metalen of halfgeleiders met zachte organische of biologische producten. Stel je de vreemde voor, prachtige nakomelingen -- hybride materialen die nooit door Moeder Natuur zijn bedacht.

De toepassingen in geneeskunde en productie zijn duizelingwekkend, zegt bioloog Steven Lenhert, het nieuwste faculteitsgezicht van nanowetenschap aan de Florida State University.

Wat dacht je van een mobiele telefoon uitgerust met een "lab on a chip" die ziekte kan diagnosticeren? Dat en nog veel meer zijn reële mogelijkheden, volgens Lenhert.

"Nanotechnologie redt nu al levens, en cruciaal zal zijn voor de duurzaamheid van het leven zoals we dat op aarde kennen, " hij zei.

Lenhert is de hoofdauteur van een baanbrekend artikel gepubliceerd in de april 2010-editie van: Natuur Nanotechnologie .

Op 32-jarige leeftijd, hij wordt internationaal erkend voor zijn innovatieve werk op het zich ontwikkelende gebied van bionanotechnologie - de combinatie van biologie en nanotechnologie - en een gerelateerd proces, Dip-Pen Nanolithografie (DPN), die gebruik maakt van een scherpe, penachtig apparaat en "inkt" om patronen op nanoschaal op vaste oppervlakken te "schrijven". Beide zijn in staat materialen te produceren met een enorm potentieel, niet alleen voor diagnostische toepassingen in de gezondheidszorg, maar ook voor vrijwel elk gebied dat materialen gebruikt, van tissue engineering tot de ontdekking van medicijnen tot de fabricage van computerchips.

Met andere woorden, het is big deal-technologie op nanoschaal. Nanotechnologie omvat objecten die slechts 100 nanometer of minder meten in ten minste één van hun dimensies. Een nanometer is gelijk aan een miljardste van een meter.

"Beschouw één nanometer als de lengte die een haar in één seconde groeit, ' zei Lenhert.

Florida State heeft Lenhert ingehuurd om het interdisciplinaire cluster van faculteiten die het Integrative NanoScience Institute (INSI) vormen, verder te versterken - een belangrijk onderdeel van het ambitieuze Pathways of Excellence-initiatief van de universiteit. Zijn baanbrekende werk op het gebied van nanobiologie zal naar verwachting een ideale aanvulling zijn op het materiaalwetenschappelijke en technische onderzoek dat daar al aan de gang is.

Samen, ze willen van het instituut een bionanotechnologiecentrum van wereldklasse maken.

Als INSI-lid, Lenhert zal samenwerken aan het baanbrekende onderzoek van het Instituut met vooraanstaande faculteiten uit de cel- en moleculaire biologie, scheikunde en biochemie, materiaal kunde, chemische en biomedische technologie, en natuurkunde.

Het artikel dat hij en collega's publiceerden ("Lipid multilayer gratings") in Natuur Nanotechnologie beschrijft een op DPN gebaseerde techniek die hij bedacht bij zijn voormalige instellingen, Duitse Universiteit van Münster en Karlsruhe Institute of Technology. De techniek heeft veelbelovende biologische toepassingen. Het maakt de kleurgecodeerde detectie van verschillende moleculen mogelijk door diffractie van licht en dunne, nanoschaal lagen van lipiden.

"We eindigden met een fundamenteel nieuwe klasse van materiaal - in feite, een biometamateriaal, wat een biomateriaal is dat niet in de natuur voorkomt, ' zei Lenhert.

"Het werkt als een biosensor, die reageert op de aanwezigheid van een biologisch agens door een gevoelig biologisch element te combineren met een fysiek apparaat, " zei hij. "Onze biosensor maakt eigenlijk het fysieke apparaat uit het biologische element zelf.

"De dichtstbijzijnde echte toepassing voor dit materiaal is in medische diagnostiek, "Zei Lenhert. "Het idee zou zijn om een ​​draagbare, betaalbare en wegwerpchip waarmee uw mobiele telefoon medische aandoeningen kan diagnosticeren die momenteel een bezoek aan een arts vereisen en monsters die naar een laboratorium moeten worden gestuurd. Dit concept staat bekend als 'lab on a chip, ' en het zou kunnen analyseren, zeggen, bloed of urine. Een thuiszwangerschapstest is een soortgelijk voorbeeld dat al werkt, maar andere soorten tests hebben nog steeds actuele, geavanceerde laboratoria."

Lenhert is een schaakmeester die competitief speelt, als hij niet in zijn laboratorium is. Geboren in Salt Lake City, hij promoveerde in 2004 aan de Universiteit van Münster. Tot voor kort, hij leidde een nanowetenschappelijke onderzoeksgroep in Duitsland. Vervolgens, op een conferentie in 2009 hij kwam een ​​flyer van Florida State tegen over het Integrated NanoScience Institute.

"Het bevatte wat ik beschouwde als de perfecte beschrijving van mijn wetenschappelijke motivatie, "Zei Lenhert. "Nu, hier ben ik. Wat voor mij het meest opwindend en indrukwekkend is, is de manier waarop alle INSI-leden, van verschillende FSU-afdelingen, voelen zich ineens thuis bij elkaar door het woord 'nanowetenschap'.

"Als afstudeerder had ik het geluk om als brug tussen verschillende afdelingen te mogen werken, inclusief biologie, medicijn, scheikunde en natuurkunde, " zei hij. "Ik realiseerde me dat veel van de oplossingen voor een bepaald probleem al aan de overkant van een straat zouden kunnen bestaan. Daarom hou ik van het INSI-cluster in de staat Florida, omdat het op dit principe is gebaseerd."

"Steve Lenhert is geen traditionele bioloog - hij doet vandaag de biologie van morgen, " zei FSU-professor Bryant Chase, voorzitter van de afdeling biologische wetenschappen.

"Zijn opleiding in zowel nanotechnologie als biologie stelt hem in staat biologische vragen te beantwoorden door middel van nieuwe experimenten die voorheen niet konden worden uitgevoerd, " zei Chase. "Hij ontwerpt nieuwe
tools met ongekende toepassingen in wetenschap en geneeskunde. Hij neemt ook deel aan een initiatief genaamd 'NanoProfessor, ' die de faculteit leert hoe ze nanowetenschap toegankelijker en boeiender kunnen maken voor niet-gegradueerde studenten. Steve is een 'wonderkind'."