Istituto Johns Hopkins per le nanobiotecnologie 

IL Istituto per le nanobiotecnologie (INBT) presso la Johns Hopkins University comprende un team eccezionalmente diversificato e multidisciplinare di docenti, ricercatori e studenti esperti che scoprono nuove conoscenze e creano tecnologie innovative all'interfaccia tra nanoscienza, ingegneria, biologia e medicina. Lanciato il 15 maggio 2006, INBT mira a rivoluzionare la ricerca promuovendo un ambiente collaborativo tra ingegneri, scienziati e medici per aprire la strada a nuovi modi per risolvere alcune delle sfide più complesse nel settore sanitario e ambientale. Riunisce esperti della Whiting School of Engineering, della School of Medicine, della Bloomberg School of Public Health, dell'Applied Physics Lab e della Krieger School of Arts and Sciences. Le collaborazioni tra docenti con background diversi, nonché con l'industria, aiutano a risolvere problemi nel campo della medicina, della salute e dell'ambiente.

La ricerca dell'INBT nel campo delle nanoscienze è focalizzata sulla scienza biologica e medica. La nanobiotecnologia comprende lo sviluppo di strumenti diagnostici e terapeutici per la medicina e fornisce soluzioni su scala nanometrica ai problemi della salute umana e dell'ambiente. INBT offre anche una serie di opportunità educative per gli studenti, tra cui a programma di tirocinio di livello master.

Collegamenti:

  – Istituto Johns Hopkins per le nanobiotecnologie (INBT)

Colloquio:

D: In quali paesi è presente la vostra organizzazione?

La presenza principale di INBT è negli Stati Uniti.

D: Quanto è grande la tua organizzazione?

La Johns Hopkins University ha più di 23.000 dipendenti. INBT è un centro virtuale composto da oltre 180 docenti affiliati in diversi campus della Johns Hopkins University e nell'Applied Physics Lab. Il nostro direttore, il direttore associato e il team di supporto amministrativo composto da cinque membri si trovano nel campus Homewood della Johns Hopkins University.  

D: Fornisci un breve paragrafo che descriva la storia della tua organizzazione.  

INBT è stato lanciato il 15 maggio 2006 con un finanziamento di $6 milioni da parte della NASA e dell'Howard Hughes Medical Institute. L'INBT è stato sostenuto anche dalle scuole di ingegneria, medicina, sanità pubblica, arti e scienze ed è governato da un comitato esecutivo di otto membri con rappresentanti di tutte queste entità.

D: Spiega il ruolo delle nanotecnologie nello sviluppo della tua organizzazione o dipartimento.

La nanobiotecnologia è il fulcro centrale di tutti gli sforzi di ricerca, dei programmi educativi, della sensibilizzazione del pubblico e dei partenariati aziendali sostenuti dall’INBT. La nanobiotecnologia è, per sua stessa natura, multidisciplinare. Nelle scienze biologiche di base, l’INBT sostiene la ricerca che utilizza gli strumenti delle nanoscienze per far avanzare la nostra comprensione delle dinamiche cellulari e molecolari. Uno degli obiettivi dell'istituto è sfruttare la forza dell'università nella scienza medica e nella nanobiotecnologia per risolvere problemi all'interfaccia tra biologia e medicina. Pertanto, nelle scienze cliniche, l'INBT sostiene la ricerca per sviluppare nuovi metodi diagnostici e terapeutici che applichino soluzioni su scala nanometrica a problemi medici. L’INBT promuove inoltre la ricerca che favorisce una migliore comprensione del potenziale impatto delle nanoscienze e delle nanobiotecnologie sulla salute e sull’ambiente.

D: Quali mercati chiave servite?

Poiché INBT fa parte della Johns Hopkins University, una delle università di ricerca più rispettate e conosciute al mondo, serviamo mercati locali, regionali e internazionali. Sosteniamo la nuova ricerca attraverso un programma pilota e finanziamo più di due dozzine di studenti di pre-dottorato di varie discipline che stanno conducendo ricerche nel campo delle nanoscienze, della biologia e della medicina. Ogni estate ospitiamo studenti universitari provenienti da tutto il paese per un programma di esperienza di ricerca per studenti universitari di 10 settimane, finanziato dalla National Science Foundation. L'INBT supporta più di due dozzine di studenti pre-dottorato provenienti da dipartimenti di tutta l'università con borse di studio sulla nanobiotecnologia finanziate dalla National Science Foundation e da altre fonti. Abbiamo ricercatori post-dottorato supportati da una borsa di studio del National Institutes of Health che stanno conducendo ricerche nel campo delle nanotecnologie per la medicina contro il cancro.

Raggiungiamo persone esterne all'università attraverso il nostro sito Web completo con database ricercabili per la ricerca dei docenti, un archivio di strumenti di nanoscienza, un database di corsi relativi alla nanobio e opportunità di finanziamento. Pubblichiamo notizie sulle attività dell'INBT e sul lavoro dei docenti affiliati in una newsletter bimestrale NanoBio e in vari media, sia all'interno che all'esterno del campus.   

D: Che impatto ha avuto la nanotecnologia sui prodotti o servizi che fornite?

L'ascesa della nanotecnologia ha consentito nuovi progetti di ricerca collaborativa e di gruppo e ha rinvigorito il nostro curriculum di ingegneria. La nanotecnologia si è integrata con molte delle nostre attività di ricerca, curriculum e interessi dei docenti.    

D: La vostra organizzazione ha dato contributi significativi alla nanotecnologia? 

Alcuni esempi di ricerche significative provenienti dai laboratori delle facoltà affiliate all'INBT includono:

• Jeff Wang, professore di ingegneria meccanica, ha sviluppato un metodo che utilizza i punti quantici per rilevare le modifiche chimiche riscontrate nella struttura del DNA. Il riconoscimento di queste modifiche potrebbe rivelarsi un metodo di rilevamento precoce per i geni che codificano per le proteine del cancro.
• Jeff Bulte, professore di radiologia alla Facoltà di Medicina, sta commercializzando una promettente terapia per il diabete di tipo 1. Il progetto mira a sviluppare microcapsule che contengano isole umane, il gruppo di cellule produttrici di insulina nel pancreas, che faranno parte di una terapia cellulare per il diabete di tipo 1.
• I ricercatori del laboratorio di David Gracias, professore di ingegneria chimica e biomolecolare e membro dell’IEEE, hanno inventato dispositivi delle dimensioni di particelle di polvere in grado di afferrare e rimuovere cellule viventi da luoghi difficili da raggiungere senza la necessità di cavi elettrici, tubi o batterie. Invece, i dispositivi sono controllati da segnali termici o biochimici.
• Sean Sun, professore assistente di ingegneria meccanica, ha sviluppato un metodo che utilizza i magneti per misurare le forze di rotazione delle singole molecole coinvolte nell'avvolgimento e nello svolgimento delle fibre di DNA all'interno del cromosoma. Comprendere queste forze potrebbe aiutare gli scienziati a prevedere la regolazione genetica e fornire informazioni importanti sui bersagli molecolari per lo sviluppo di farmaci che combattono le malattie.
• Peter Searson, professore di Scienza e Ingegneria dei Materiali, e Denis Wirtz, professore di Ingegneria Chimica e Biomolecolare, hanno inventato un metodo che potrebbe essere utilizzato per capire come le cellule tumorali si liberano dai tessuti vicini, una “fuga” che può diffondere il virus. malattia ad altre parti del corpo.  

D: Dove vedete che porteranno le applicazioni nanotecnologiche nel futuro?  

La nanoscienza sta emergendo come tecnologia abilitante nelle scienze biologiche di base, così come nella medicina clinica. Nelle scienze biologiche, la nanoscienza ha prodotto nuovi strumenti e tecniche che hanno portato a progressi nella comprensione della funzione e della segnalazione cellulare. Esempi di nuove tecniche includono l'imaging 3D in tempo reale in cellule vive; imaging di singole molecole; nuovi test bioanalitici, come microarray e dispositivi microfluidici; e nuovi biosensori come gli anticorpi quantici contrassegnati da punti. Nella medicina clinica, la nanoscienza sta cominciando ad avere un impatto nella diagnosi e nel trattamento delle malattie. Nel prossimo decennio, la ricerca all’interfaccia tra nanoscienza e medicina contribuirà probabilmente a progressi significativi nella nostra comprensione della biologia cellulare e delle malattie a livello molecolare, e quindi fornirà una tabella di marcia per nuove strategie diagnostiche e terapeutiche che potrebbero rivoluzionare l’assistenza sanitaria e la medicina.      

D: Che consiglio daresti a qualcuno che volesse lavorare nella tua organizzazione tra 3-5 anni?  

Chi è interessato a studiare la nanobiotecnologia o a condurre ricerche nel campo della nanoscienza dovrebbe seguire i corsi più avanzati a sua disposizione in scienza, tecnologia, ingegneria e matematica. Inoltre, lavorare o fare volontariato in un laboratorio conducendo ricerche in biologia, chimica, fisica o qualsiasi disciplina ingegneristica aiuterà a sviluppare le competenze necessarie per diventare un buon ricercatore. Gli studenti accettati nei programmi INBT presso la Johns Hopkins University, sia per gli studenti universitari che per quelli di specializzazione, hanno medie dei voti eccellenti, esperienza di laboratorio, sono concentrati sulla ricerca in un ambiente accademico e prendono l'iniziativa di porre domande ai mentori e ai docenti o cercare aiuto da la letteratura quando hanno bisogno di maggiori informazioni.

D: In che modo la vostra organizzazione incorpora la nanotecnologia nella formazione?   

Per essere un ricercatore di successo nell’interfaccia tra nanoscienza e medicina, i futuri leader devono essere formati oltre i confini disciplinari tradizionali, avere dimestichezza con gli sviluppi della nanoscienza e comprendere i problemi scientifici e clinici in biologia e medicina. Si tratta di una sfida significativa perché la maggior parte delle università sono configurate per una formazione disciplinare altamente specializzata e stanno solo iniziando a sviluppare strategie per la formazione interdisciplinare. Alla Johns Hopkins crediamo che una solida base disciplinare sia fondamentale, soprattutto in campi interdisciplinari in così rapida evoluzione. Pertanto, INBT ha creato programmi di formazione pre- e post-dottorato che costruiscono una comunità di ricercatori oltre i confini disciplinari tradizionali, fornendo lezioni, seminari e workshop specializzati in nanoscienza e biologia. I corsi all'interno delle discipline sono tenuti al più alto livello. Per garantire che la ricerca sia della massima qualità, gli studenti hanno due co-relatori, uno in scienze fisiche/ingegneria e uno in scienze biologiche/medicina.

D: Quale settore ritieni sia stato finora maggiormente influenzato dalle nanotecnologie? Perché?

La nanoscienza applicata alla biologia e alla medicina è agli inizi. Pertanto i progressi scientifici stanno solo cominciando a essere sfruttati per applicazioni commerciali. Le attuali applicazioni sono in gran parte limitate a nuovi strumenti e tecniche utilizzati nella scienza di base.

D: Quale settore ritieni abbia il maggiore potenziale futuro per essere influenzato dalla nanotecnologia? Perché?  

L’interfaccia tra nanoscienza e medicina sta emergendo come una delle prossime grandi frontiere scientifiche. Esiste un’ampia gamma di settori di mercato con un interesse nella nanobiotecnologia, tra cui prodotti farmaceutici, dispositivi medici, strumentazione medica, fornitori di materiali, prodotti chimici, sensori, sicurezza nazionale e microelettronica.