全球DNA 纳米技术市场 SIZE AND SHARE ANALYSIS - GROWTH TRENDS AND FORECASTS (2024-2031)

全球DNA纳米技术市场的价值 2023年为4.38 Bn美元 预计将达到 26.08美元 到2031年时年增长率(CAGR) 25% 从 2024–2031 (英语).

DNA纳米技术是一个新兴领域,侧重于从DNA和其他核酸中设计和合成复杂的结构和装置. 通过利用DNA的自组装特性,研究人员能够在纳米尺度上构建静态和动态结构和装置. 目前正在开发的DNA纳米技术产品主要有两类:静态DNA纳米结构和动态DNA设备。

静态DNA纳米结构(Statistic DNA naminal structure)是指从DNA或其他核酸中设计并构建的结构,这些结构仍然处于固定的构型中. 例子包括DNA折纸,允许设计近乎任意的二维纳米形状,以及三维DNA脚手架. 这些静态纳米结构在纳米医学,药物运送,分子识别等领域有潜在应用. 另一方面,动态脱氧核糖核酸装置是针对特定刺激而设计的结构,目的是进行符合性的变化。 能够沿着轨道移动的DNAt和DNA行走器是动态DNA设备的例子. 这些可编程结构有望用于生物感知和分子计算等领域.

利用DNA作为纳米技术的建材有明显的好处。 DNA自组装特性允许精确,可靠的构造纳米尺度的物体,而不需要复杂的制造. 此外,可以通过计算工具设计出大量DNA形状和设备. 然而,在控制纳米运动和使DNA结构与宏观世界相交方面仍然存在挑战。 需要进一步开发,以充分实现DNA纳米技术的潜力。

全球DNA 纳米技术市场区域透视:

• 北美 在全球脱氧核糖核酸纳米技术市场中,已成为主导地区。 由于主要工业参与者的强大存在和该国相当规模的生物技术工业,美国占大多数。 适当的供资环境,加上政府的赠款和倡议,鼓励了研究与发展活动。 该区域是世界知名研究机构和大学的所在地,它们参与开发新的DNA纳米技术平台和应用。 DNA测序方面的进展促进了该地区的药物发展和精准医学的采用。 与DNA纳米结构及其作为生物传感器和材料工程的工业用途有关的贸易量在北美是很高的。
• 亚太 成为发展最快的DNA纳米技术区域市场。 增长可归因于保健支出增加、生物技术工业的扩大以及亚洲各主要经济体对该部门的外国投资增加。 特别是中国由于有多个从事全球生命科学专业生产活动的CRO、CMO和制造设施,出现了爆炸性增长。 低制造成本和研发补贴诱使跨国公司在当地建立DNA纳米技术生产厂。 “2025年中国运动”等政府举措旨在发展下一代领域的能力,包括合成生物学和纳米医学,其中DNA折纸技术的进步至关重要。 由于具备熟练劳动力和快速审批程序,印度作为全球生物服务外包中心的地位也日益突出。

图 1. 2024年按区域分列的全球DNA纳米技术市场份额(%)

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分析视图 :

脱氧核糖核酸纳米技术市场为今后几年的增长带来了重大前景。 随着DNA结构和装置的研究继续加快,各行业正在出现创新应用。 在纳米尺度上自行组装复杂结构的能力,为增加数据存储能力、有针对性地提供药物和分子诊断提供了机会。 由于DNA纳米技术可以使疾病检测和治疗发生革命性变化,保健行业尤其会受益。 在近期内,北美很可能保持其在DNA纳米技术市场的支配地位. 本区域拥有许多开发DNA技术的先驱公司和研究机构。 然而,从长远来看,亚太区域的工业扩张可能最快。 中国和印度等国家正在加大投资力度,使自己成为纳米技术研究的全球领先者。 然而,与研发有关的高昂成本可能对较小的参与者构成挑战,并限制更广泛的市场增长。 公司、研究人员和政府机构之间的合作对于推动进一步创新至关重要。 把从分子工程到生物医学的学科联系起来的伙伴关系将有助于加快新概念走向商业化。 将DNA纳米技术过渡到现实世界应用将取决于能否为最终用户展示明确的价值建议。 如果该技术能够发挥其治疗和诊断潜力,未来十年内,需求可能跨越多个纵向。

全球DNA 纳米技术市场驱动器:

• 推进基因组学和蛋白质组学研究: DNA纳米技术使基因组绘图和测序技术更加精确,增进了对基因变体的理解和识别。 CRISPR-Cas9等工具可以与DNA纳米结构结合,实现基因编辑复合体的定向交付,增强特异性,降低非目标效应. 纳米尺度DNA设备可用于对基因突变和变异的高度敏感检测,这对于个性化医学至关重要. 蛋白质组学调查一个系统产生的一整套蛋白质及其功能. DNA纳米技术提供了一个稳定的脚手架,用于研究具有更大分辨率的蛋白质相互作用和动态. DNA纳米结构正被用来开发生物传感器,用于对蛋白质进行具体检测,这在诊断疾病时可能是根本性的。 DNA纳米结构可以促进为治疗目的提供蛋白质或肽,从而促成新的治疗策略.
• 材料科学和工程方面的进步: 由于在材料科学和工程相关领域不断取得进展,DNA纳米技术领域不断取得进展。 研究人员正在开发新的方法,以纳米级精度将DNA分子折叠和排列成预先定义的二维和三维形状. 这使得在分子层面可以创建复杂设计的结构和装置. DNA折纸是一种技术,开辟了新的建筑可能性。 科学家能够几乎“编程”DNA,自行组装成用户定义的纳米尺寸形状。 随着折纸方法的不断完善,结构正变得越来越复杂而稳定。 工程DNA纳米粒子可以封装药物或针对树皮的猪背是另一个活跃的研究领域. 这种可编程的纳米粒子对先进的药物交付有希望,而且 精密医学 应用。 研究人员正在努力开发空间可处理的分子阵列,这些分子阵列可作为未来纳米电子电路的基本原型。 这些工作的成功将需要材料科学家、工程师、计算机程序员和DNA生物技术学家之间的密切合作。 DNA测序技术也取得了重大进展,使基因密码的读写速度和吞吐量都更大。 随着测序成本暴跌,它使得DNA数据存储项目更加雄心勃勃。 总体而言,相关领域的持续进展正在扩大DNA纳米技术开发工具包和能力。 精密的实验室技术现在允许建立多功能的DNA设备层层层层,对组成部件的定位进行精密控制。
• 不断增长的兴趣 医疗工业: DNA纳米技术领域正在从医学界获得越来越大的动力,因为研究人员正在探索其新形式的生物兼容装置、传感器和治疗应用的潜力。 产生很多兴奋的一个领域是使用可编程DNA来提供药物,基因,细胞疗法,具有前所未有的瞄准能力. DNA纳米粒子提供纳米级精度,用于渡轮治疗性货物,并只在理想的体域或针对特定生理提示放行. 这有助于优化治疗,同时减少不必要的副作用。 还正在开发基于DNA的生物传感器,能够检测癌症生物标记、监测药物水平或通过可编程的核酸组件诊断遗传紊乱。 另一个有希望的应用是DNA折纸,用于再生医学. 研究人员已经表明三维DNA脚手架可以促进细胞生长和直接组织发育. 未来的应用可能包括增加替代器官或发展有助于伤口愈合的移植。 DNA也是开发智能医学植入物的强候选物,这种植入物可以释放药物,根据身体的反应调整剂量,或者提供实时诊断. 基于DNA的疗法和装置的前景正在促使医疗公司投资推进基础科学,同时探索潜在的产品应用。 学术界和工业界之间的协作可能会加强,将DNA纳米技术的早期成就转化为现实世界的医疗解决方案。 DNA研究人员与生物医学部门之间的这种日益协调增加了对DNA纳米技术的需求
• 纳米技术领域的增长: 纳米技术是一个与包括材料科学,工程学,生物学在内的各种科学学科交叉的广阔领域. 这些领域的创新常注入DNA纳米技术,导致新的应用和新材料的开发. DNA纳米技术往往依赖于 纳米材料,如纳米粒子或量子点,来构建高度有序的结构. 纳米材料的进步可以改善DNA纳米结构的功能和稳定性。 纳米尺度成像和分析技术的改进,如先进的显微镜学和光谱学方法,使得对DNA纳米结构有了更好的理解和操纵. 纳米技术的发展鼓励不同研究团体和行业之间的合作,促进以多学科方式开发DNA纳米技术解决方案。

全球DNA 纳米技术市场机会:

• DNA测序技术的进步: DNA测序技术出现了快速的演变,从桑格测序早期到下一代测序(NGS)及以后,导致更快,更准确,成本效益更高的测序. 随着测序费用更加可负担和更容易获得,对先进的分析工具的需求更大,DNA纳米技术可以在此发挥作用。 DNA纳米技术可以通过提供DNA操纵和检测的新型方法,促进测序技术的不断提高精度. DNA纳米技术支持高通量测定的能力与高级测序平台的大规模数据输出非常一致。 加强测序技术需要同样复杂的诊断平台;DNA纳米技术可以提供这种解决方案,特别是在精密医学领域。 基于DNA的纳米技术方法可以直接融入排序工作流程,有可能提高效率,降低误差率. DNA纳米技术可以操纵和分析单DNA分子,这是排序技术下一个前沿的基石. 排序方面的进展促使开发了符合特定研究和诊断目的的基于DNA的工具和工具包。
• 纳米电子学应用: DNA的可预见碱基配对可以用来创建精确的分子电路,有可能导致更小,更快,更节能的电子元件的发展. DNA纳米结构可用作检测各种生物和化学物质的高度敏感和特定的传感器,其应用范围从环境监测到医学诊断. 基于DNA的数据存储为数据驱动的未来提供了理论上紧凑和长期的解决办法,研究使用DNA序列编码数据. DNA纳米技术因其可编程性和精密组装能力,可以为构建量子计算元素提供框架.

全球DNA纳米技术市场 趋势:

• 医疗部门采用DNA纳米技术: DNA纳米技术被用于建立高度敏感和具体的生物传感器,用于检测各种生物标记、病原体和遗传紊乱。 最有前途的应用之一是开发基于DNA的纳米结构,这种结构能够以可控的方式直接携带和运送药物给靶细胞,这对癌症治疗特别有用. 除了药物投放,还努力将DNA纳米技术用于治疗目的,例如设计DNA折纸结构,可以与细胞,蛋白质,或其他生物分子相互作用,调节生物过程. DNA纳米结构可以通过以更有效的刺激免疫系统的方式呈现抗原来增强免疫机能. DNA纳米技术可以通过为细胞生长提供脚手架,为组织工程和再生医学做出贡献. DNA纳米结构可以用荧光标记或其他成像剂进行功能化,并用于细胞和分子水平的生物过程的活体成像和跟踪.
• 合成生物学的发展: 合成生物学推进了制造技术,以构建复杂的DNA纳米结构,如DNA折纸,这些结构可以在医学,生物技术和材料科学中具有多方面的应用. 合成生物学有助于创建可编程的基于DNA的系统,使诸如智能药物提供系统或反应性生物传感器等功能能够适应环境提示而调整其功能。 DNA纳米技术和合成生物学领域都通过提供细胞工程工具、改造生物体以生产与药物有关的化合物或降低环境废物,为生物工程作出贡献。 重新设计的DNA纳米结构以高度控制的方式提供治疗分子的可能性越来越大,为治疗战略提供了新的途径。 继续投资于合成生物学的研究与开发,可导致DNA纳米技术的突破。 对合成生物产品的监管将对DNA纳米技术部门产生影响,并且必须跟上相关的政策发展。 对市场进行关于合成生物学和DNA纳米技术交汇所产生的可能性的教育,有助于为采用和整合新技术铺平道路。

全球DNA 纳米技术市场限制:

• DNA纳米技术的复杂性: 研究人员和开发者可能面临一个陡峭的学习曲线,以便了解和利用DNA纳米技术的原则和技术。 从DNA中加工出复杂的纳米结构,需要细致的设计和合成,这可能具有挑战性和耗时性。 在不同实验室和实验中实现DNA纳米结构的一致结果可能很困难,影响了应用的可扩展性. 对分子生物学,化学和计算设计方面的高水平专业知识的需求会限制各组织开发基于DNA的纳米技术产品的能力. 技术复杂性可转化为开发DNA纳米技术解决方案所需的高成本设计、材料和设备。 通过对培训方案和讲习班进行投资,劳动力能够获得使用DNA纳米技术的必要技能。 通过方便用户的软件和自动化来简化设计过程,可以降低新研究人员和开发者的进入障碍. 制定全行业标准和最佳做法可以提高可复制性和可靠性。 促进学术界、工业界和跨学科团队之间的合作,可以汇集必要的知识,应对复杂的挑战。
• 与DNA操纵有关的伦理问题: 由于DNA包含个人遗传信息,因此人们担心其如何使用. 诸如CRISPR/Cas9等技术可以与DNA纳米技术结合,提出了基因改变可能对个人和人口产生长期影响的伦理问题,包括改变人类细菌线的前景。 纳米DNA设备如果无意地或作为设计应用的一部分释放到环境中,其影响还存在不确定性,这促使人们呼吁进行全面的生态风险评估。 与许多技术一样,DNA纳米技术有可能被用于对社会不利的目的,例如生物恐怖主义,因此需要认真监测和管制。 脱氧核糖核酸纳米技术的成本和复杂性可能加剧现有的保健和技术获取方面的不平等,使确保公平分配惠益成为道德问题。 道德做法对于维持公众对DNA纳米技术的信任至关重要。 违反道德标准可能导致公众的反弹和监管的加强,从而可能扼杀市场增长。 强有力的道德考虑可以形成严格的管理框架,这可能会拖延向市场引进新的DNA纳米技术产品。

最近的事态发展:

新产品发布和批准:

2020年8月,哈佛大学宣布Torus Biosystems TM, Inc.)是一家研发DNA纳米技术并将其商业化的生物技术公司. 该技术有可能在30分钟内在病人的护理点提供定量DNA和RNA结果,从而中断目前的传染病诊断。

采购、协作和伙伴关系数字 :

2022年7月,,号,. SomaLogic 运营公司 蛋白质组学技术的领先者,宣布收购DNA纳米技术的革新者Palamedrix, Inc. Palamedrix提供了深厚的科学和工程专业知识,微型化技术,以及SomaLogic打算在开发下一代SomaScan Assay时加以利用的增强易用能力. 收购将两种领先技术汇集在一起,索马洛吉克认为这将加快索马斯坎平台在全球生物药和学术市场以及新兴蛋白质诊断空间的利用.

2021年6月 (英语).达纳赫尔公司一家生物技术公司宣布收购Aldevron公司,这是一家高质量质谱DNA、mRNA和蛋白质的制造商,为生物技术和制药客户服务,跨越研究、临床和商业应用。

2021年5月,机体公司Ginkgo Bioworks股份有限公司宣布收购荷兰DNA Biotech B.V.,一家专注于开发蛋白质和有机酸性生产的真菌菌株和发酵过程的公司,以拓宽Ginkgo Bioworks股份有限公司,细胞编程平台.

图 2. 2024年按类型分列的全球DNA纳米技术市场份额(%)

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DNA纳米技术市场的顶尖公司:

• 关贸总协定GMBH
• 基因圈有限责任公司
• 冰岛 药品
• tilibit 纳米系统
• Aummune治疗有限公司
• 纳诺维
• 埃西亚实验室
• 名词
• 托鲁斯生物系统
• 帕拉邦纳诺拉布斯公司
• 纳诺阿普斯医疗股份有限公司.
• 光线BIOSYSTEMS
• 纳米技术 黄金
• Mehr Mabna Darou股份有限公司.
• 纳诺韦尔克

定义:

DNA纳米技术是纳米技术的一个分支,它涉及通过对核酸,主要是DNA进行操纵和自组装,设计,创建和使用纳米规模结构和装置. 这个学科利用DNA和其他核酸独特的分子识别特性,在纳米尺度上构建复杂,三维的结构.