Gedachte leidersJozef WangVoorname professorUniversity of California, San Diego

In dit interview op Pittcon 2023 in Philadelphia, Pennsylvania, spraken we met de ontvanger van de Ralph N. Adams Award in Analytical Chemistry dit jaar, professor Joseph Wang, over de veelzijdigheid en toekomstige richtingen van biosensortechnologieën.

Kunt u uzelf en uw huidige onderzoeksactiviteiten voorstellen?

Mijn naam is Joseph Wang, en ik ben professor Nanoengineering aan UC San Diego, waar ik me richt op de ontwikkeling van draagbare sensoren en robots op microschaal voor biomedische toepassingen.

Ik ontwerp momenteel draagbare elektrochemische sensoren voor allerlei toepassingen, zoals point-of-care en zelftesten. Ik ben gefocust op een draagbaar, kleiner apparaat voor klinische diagnostiek, beveiliging, welzijn, enz.

Hoe ben je betrokken geraakt bij dit onderzoeksveld?

Toen ik in de jaren 80 begon, bestond nanotechnologie nog niet en waren er geen draagbare sensoren.

Mijn basisopleiding zit erop analytische scheikunde. Ik studeerde af aan de Technion in Israël en besloot naar de Verenigde Staten te komen om mijn academische carrière voort te zetten. In mijn onderzoek ga ik graag nieuwe richtingen in, waarbij ik inspeel op opkomende maatschappelijke behoeften op het gebied van geneeskunde, veiligheid of klimaatverandering en nieuwe grenzen en mogelijkheden creëer.

Wat zijn enkele nadelen verbonden aan klassieke diagnostische methoden?

Klassieke diagnostische methoden zijn over het algemeen beter geschikt voor bloedmetingen ter plaatse. Deze vorm van methode wordt periodiek uitgevoerd, bijvoorbeeld twee keer per jaar, en geeft u een enkele meting. Sommige omstandigheden vereisen echter dat biochemische informatie wordt gecontroleerd omdat deze fluctueert, zoals bij diabetici.

Bij diabetici hebben we wat we CGM noemen, Continuous Glucose Monitor, die glucosefluctuaties bewaakt. Dit type fluctuatie moet ook worden gecontroleerd op hart, stress, welzijn en voeding.

Maandelijks of driemaandelijks bloed meten is een onvoldoende methode, omdat je geen beeld krijgt van het totaalbeeld en geen trends kunt signaleren. Dit is niet alleen het geval in de geneeskunde, maar ook in de fitness; u wilt continu uw hydratatie of lactaat controleren - die allemaal fluctueren.

Er zijn veel temporele variaties in nier- en hartaandoeningen. Het nemen van slechts één meting levert dus geen bruikbare informatie op.

Afbeelding tegoed: Love Employee/Shutterstock.com

Waarom zijn elektrochemische sensoren zo opwindend voor deze toepassingen?

Als je naar de glucosemarkt kijkt, wordt die gedomineerd door elektrochemische apparaten. Het mooie van een elektrochemische sensor is dat het een klein, compact, draagbaar apparaat is dat gemakkelijk massaal kan worden geproduceerd met een laag stroomverbruik, waardoor het zeer aantrekkelijke technologieën zijn.

De bloedtest met een vingerprik, een mobiele zelftest of een draagbaar apparaat, is vanwege deze unieke eigenschappen afhankelijk van elektrochemie.

Kunt u enkele voorbeelden geven van de doelmoleculen die deze sensoren zouden kunnen detecteren?

We creëren draagbaar alcohol- of opioïdesensoren om rijden onder invloed of drugsmisbruik te helpen voorkomen. Een sensor die cortisolniveaus kan monitoren, zou ook zeer voordelig zijn als het gaat om het bepalen van stressniveaus. Andere nuttige doelen zijn vitamines om te helpen bij het bewaken van persoonlijke voeding.

We hopen ook een sensor te ontwikkelen om sporenelementen en mineralen in voedingssupplementen te helpen identificeren. Zenuwmiddelen voor het bewaken van de omgeving van het lichaam - zoals elektrolyten, metabolieten en hormonen - zijn andere haalbare doelen.

Zijn er uitdagingen die moeten worden aangepakt voordat deze sensoren worden gebruikt?

Het mooie van deze sensoren is dat ze niet-invasief zijn, omdat je niet fysiek een bloedmonster hoeft te nemen. Alles moet echter worden gevalideerd door te vergelijken met bloed, wat de gouden standaard is, dus we moeten ook valideren zonder gecontroleerde omstandigheden. Andere uitdagingen zijn veranderingen in de omgevingstemperatuur, bijvoorbeeld tijdens het rondrennen in de zomer in vergelijking met in de winter. Gemeenschappelijke bioreceptoren, zoals enzymen, zijn niet zo stabiel in ongecontroleerde extreme omstandigheden.

Er is ook de kwestie van biofouling. In termen van mobiliteit is het gemakkelijk om uw stappen, calorieën of ECG-slagader te meten, aangezien dit fysieke kenmerken zijn. Als het echter om chemische detectie gaat, heb je een bioreceptor nodig, en je moet hem immobiliseren om hem stabiel te maken. Daarom hebben we er niet veel behalve glucose.

Gefeliciteerd met het ontvangen van de Ralph N. Adams Award van dit jaar voor analytische chemie. Wat betekent het om de ontvanger van deze prijs te zijn?

Het is een grote eer om deze onderscheiding te krijgen, vooral omdat ik Ralph Adam persoonlijk kende. Ralph Adam overleed in 2002; hij was een fantastische wetenschapper en, nog belangrijker, een geweldig mens. Hij had een visie en deelde mijn idee om receptoren eenvoudig maar creatief te maken.

Hij was de eerste die elektroden in de hersenen van kleine dieren plaatste en inzicht kreeg in de neurochemicaliën van de hersenen. Dit was in de jaren 70. Op dit moment breng ik nu elektroden in de huid. De vooruitgang op dit gebied is verbazingwekkend, maar het zou niet mogelijk zijn geweest zonder grote wetenschappers zoals Ralph.

Waar ben je momenteel mee bezig waar je bijzonder enthousiast over bent?

Mijn team bestaat uit 40 mensen bij UC San Diego, en er zijn ook twee subgroepen. De ene groep richt zich op de draagbare sensor, de andere op de microrobot nanomachine. Dit laatste is een apparaat dat rond het lichaam zwemt om medicijnen af ​​te geven.

Draagbare technologie is relatief nieuw op het gebied van chemische detectie en wij, als team, zijn pioniers in het 'lab op de huid'. Het is echt opwindend om chemie uit te voeren op de huid, de mond, contactlenzen en onder de huid met wat we een micronaald noemen. Elke biovloeistof, zoals zweet, speeksel, tranen en interstitiële vloeistof (IF), wordt aangebracht met behulp van een micronaaldplatform. Enkele voorbeelden zijn een tatoeage op de huid, een gebitsbeschermer in de mond en contactlenzen in de ogen.

Waarom is het zo belangrijk dat onderzoekers en individuen elkaar persoonlijk ontmoeten op evenementen zoals Pittcon?

Als gevolg van de COVID-19-pandemie hebben we de afgelopen twee jaar persoonlijke evenementen gemist. Vorig jaar kreeg ik de prestigieuze Talanta-medaille, maar dit was een virtueel evenement, dus ik miste de directe interactie die je kunt hebben met aanwezige onderzoekers, collega's en jonge studenten.

Op Pittcon 2023 had ik echter het geluk geselecteerd te zijn om persoonlijk een sessie te presenteren. Het was fantastisch om collega's weer face-to-face te ontmoeten na een aantal lange maanden Zoom te hebben gebruikt.

Waar kijk je naar uit voor Pittcon San Diego volgend jaar?

Afgezien van zijn prachtige omgeving, is San Diego een leider in de wereld van biotech en de thuisbasis van vele grote bedrijven zoals Illumina, Dexcom en Qualcomm. Deze show zal dus ongetwijfeld vol talloze kansen zitten.

Over prof. Joseph Wang

Jozef Wang is Distinguished Professor, SAIC Endowed Chair en voormalig voorzitter van de afdeling Nanoengineering aan de University of California, San Diego (UCSD). Hij is ook de directeur van het UCSD Center of Wearable Sensors en mededirecteur van het UCSD Center of Mobile Health Systems and Applications (CMSA). Hij was directeur van het Center for Bioelectronics and Biosensors van de Arizona State University (ASU) voordat hij bij UCSD kwam. Zijn wetenschappelijke interesses zijn geconcentreerd op het gebied van bio-elektronica, draagbare apparaten, biosensoren, bionanotechnologie, nanomachines en microrobots, flexibele materialen en elektroanalytische chemie. Prof. Wang heeft meer dan 1200 papers, 11 boeken gepubliceerd en hij heeft 30 patenten (H Index=194, >150,000 citaties).

Wang is lid van de Amerikaanse National Academy of Inventors en erelid van de Turkse National Academy of Science. Hij ontving 2 American Chemical Society National Awards in 1999 (instrumentatie) en 2006 (elektrochemie), ECS Sensor Achievement Award (2018), de IUPAC Analytical Chemistry Medal (2021), IEEE Sensors Achievement Award (2021), de Pittcon Ralph Adams Award voor Bioanalytical Chemistry (2023), Spiers Memorial Award (2013), de Breyer- en Heyrovsky-medailles uit respectievelijk Australië en Tsjechië, de Talanta-medaille (Elsevier), Spires RSC-medaille (VK) en 8 honoraire professoren uit Spanje, Argentinië, Tsjechië Republiek, Roemenië, China en Slovenië. Prof. Wang stond op de Thompson Reuters-lijst van "Highly Cited Researcher" (2015-2022), diende als oprichter en redacteur van Elektroanalyse (Wiley), en is RSC, ECS en AIMBE Fellow.

He is Distinguished Professor, SAIC Endowed Chair en voormalig voorzitter van de afdeling Nanoengineering aan de University of California, San Diego (UCSD). Hij is ook de directeur van het UCSD Center of Wearable Sensors en mededirecteur van het UCSD Center of Mobile Health Systems and Applications (CMSA). Hij was directeur van het Center for Bioelectronics and Biosensors van de Arizona State University (ASU) voordat hij bij UCSD kwam. Zijn wetenschappelijke interesses zijn geconcentreerd op het gebied van bio-elektronica, draagbare apparaten, biosensoren, bionanotechnologie, nanomachines en microrobots, flexibele materialen en elektroanalytische chemie. Prof. Wang heeft meer dan 1200 papers, 11 boeken gepubliceerd en hij heeft 30 patenten (H Index=194, >150,000 citaties). Wang is lid van de Amerikaanse National Academy of Inventors en erelid van de Turkse National Academy of Science.

Hij ontving 2 American Chemical Society National Awards in 1999 (instrumentatie) en 2006 (elektrochemie), ECS Sensor Achievement Award (2018), de IUPAC Analytical Chemistry Medal (2021), IEEE Sensors Achievement Award (2021), de Pittcon Ralph Adams Award voor Bioanalytical Chemistry (2023), Spires Memorial Award (2013), de Breyer- en Heyrovsky-medailles uit respectievelijk Australië en Tsjechië, de Talanta-medaille (Elsevier), Spires RSC-medaille (VK) en 8 honoraire professoren uit Spanje, Argentinië, Tsjechië Republiek, Roemenië, China en Slovenië. Prof. Wang stond op de Thompson Reuters-lijst van "Highly Cited Researcher" (2015-2022), diende als oprichter en redacteur van Elektroanalyse (Wiley), en is RSC, ECS en AIMBE Fellow.

Over Pittcon

Pittcon is 's werelds grootste jaarlijkse premier conferentie en expositie over laboratoriumwetenschap. Pittcon trekt meer dan 16,000 bezoekers uit de industrie, de academische wereld en de overheid uit meer dan 90 landen over de hele wereld.

Hun missie is het sponsoren en ondersteunen van educatieve en liefdadigheidsactiviteiten voor de vooruitgang en het voordeel van wetenschappelijke inspanningen.

De doelgroep van Pittcon zijn niet alleen 'analytische chemici', maar alle laboratoriumwetenschappers - iedereen die de chemische of biologische eigenschappen van verbindingen of moleculen identificeert, kwantificeert, analyseert of test, of die deze laboratoriumwetenschappers aanstuurt.

Pittcon is verder gegroeid dan zijn wortels in de analytische chemie en spectroscopie en is geëvolueerd tot een evenement dat nu ook een divers publiek dient, waaronder biowetenschappen, farmaceutische ontdekking en QA, voedselveiligheid, milieu, bioterrorisme en andere opkomende markten.

Beleid voor gesponsorde inhoud: News-Medical.net publiceert artikelen en gerelateerde inhoud die afkomstig kunnen zijn van bronnen waarmee we bestaande commerciële relaties hebben, op voorwaarde dat dergelijke inhoud waarde toevoegt aan de kernredactionele ethos van News-Medical.Net, namelijk het opleiden en informeren van sitebezoekers die geïnteresseerd zijn in medische onderzoek, wetenschap, medische hulpmiddelen en behandelingen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://www.news-medical.net/news/20230518/Biosensor-Versatility3b-From-Analytical-Chemistry-to-Diagnostics.aspx