Virussen die planten aanvallen, insecten, zoogdieren en bacteriën blijken effectieve platforms te zijn voor het afleveren van medicijnen en beeldvormende chemicaliën aan specifieke cellen in het lichaam, als bouwstenen voor kleine batterij-elektroden en opslagapparaten voor computergegevens, en andere nanotechnologieën.

De uitbarsting van onderzoek in de afgelopen twee decennia, met uitleg gericht op niet-gegradueerde en afgestudeerde studenten en wetenschappers binnen en buiten het veld, wordt beschreven in een nieuw boek geschreven door Nicole Steinmetz, een assistent-professor biomedische technologie aan de Case Western Reserve University, en Marianne Manchester, een professor in de farmacie en farmaceutische wetenschappen aan de Universiteit van Californië in San Diego.

Het tekstboek, Virale nanodeeltjes:hulpmiddelen voor materiaalwetenschap en biogeneeskunde, vat het werk van ingenieurs samen, chemici, natuurkundigen, materiaal wetenschappers, medische onderzoekers en anderen; de gebruikte virussen en de toepassingen. Het boek is nu verkrijgbaar.

“Het vakgebied breidt zich snel uit, met mensen van steeds meer achtergronden die erin komen, " zei Steinmetz, die virussen manipuleert sinds ze een niet-gegradueerde onderzoeker was. Eerder in haar carrière creëerde ze meerlagige dunne-filmarrays gemaakt van meerdere driedimensionale virale nanodeeltjes voor gebruik in sensoren of nano-elektronica, maar richt zich nu op de toepassing van plantenvirussen voor medisch gebruik, zoals kankerdetectie en -beeldvorming en gerichte medicijnafgifte.

Manchester heeft zich lang gespecialiseerd in de interface tussen virale nanodeeltjes en fysiologische systemen, het definiëren van de manieren waarop virussen interageren met celoppervlakken en organen in het lichaam. "Het veld is nu klaar om vooruit te gaan in de richting van commerciële en klinische toepassingen, " zei ze. "Het boek geeft een overzicht van deze uitdagingen en kansen".

Virussen vinden een breed scala aan toepassingen in nanowetenschap en nanotechnologie, vanwege een groot aantal praktische eigenschappen, ze legt uit. Virussen hebben al nanogrootte - 100, duizenden keren kleiner dan de breedte van een mensenhaar. Hun structuren zijn door de natuur geoptimaliseerd, fysiek en chemisch is elke eenheid van dezelfde virusstam identiek, ze zijn goedkoop en gemakkelijk te produceren en ze kunnen gemakkelijk zelf worden geassembleerd tot twee- en driedimensionale structuren.

De infectieuze agentia zijn ook stabiel, winterhard en biocompatibel.

Het boek beschrijft hoe onderzoekers virussen hebben gemineraliseerd om nanodraden te produceren die worden gebruikt in nano-elektronica, en dunne-film micro-arrays te bouwen. De auteurs leggen uit hoe wetenschappers de infectieuze agentia goedaardig hebben gemaakt, evenals genetisch of chemisch gewijzigde versies voor specifieke toepassingen.

Ze vertellen hoe zij en anderen de oppervlakken van virale nanodeeltjes hebben aangepast om te koppelen aan doelen, zoals tumorcellen, en hun interieur aangepast om medicijnen te vervoeren, fluorescerende chemicaliën die worden gebruikt in beeldverwerkingstoepassingen, of andere lading.