《納米新星》納米生物學(xué)

1、納米生物學(xué)納米生物學(xué)是以納米尺度研究細(xì)胞內(nèi)部各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu) 和功能。研究細(xì)胞內(nèi)部，細(xì)胞內(nèi)外之間以及整個生物體的物質(zhì)、 能量和信息交換。納米生物學(xué)的研究集中在下列方面。DNADNA 研究這方面的研究在形貌觀察、 特性研究和基因改造三個方面有 不少進(jìn)展。腦功能的研究工作目標(biāo)是弄清人類的記憶、 思維，語言和學(xué)習(xí)這些高級神 經(jīng)功能和人腦的信息處理功能。仿生學(xué)的研究這是納米生物學(xué)的熱門研究內(nèi)容。 現(xiàn)在取得不少成果。是納 米技術(shù)中有希望獲得突破性巨大成果的部分。世界上最小的馬達(dá)是一種生物馬達(dá)一鞭毛馬達(dá)。能象螺旋槳那樣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動鞭毛旋轉(zhuǎn) 。該馬達(dá)通常由 1010 種以上的蛋白質(zhì)群體 組成，其構(gòu)造如同人工馬達(dá)

2、。由相當(dāng)?shù)亩ㄗ?、轉(zhuǎn)子、軸承、萬向 接頭等組成。它的直徑只有 3onm3onm，轉(zhuǎn)速可以高達(dá) 15r/min15r/min，可在 1 1 卩 s s 內(nèi)進(jìn)行右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的相互切換。利用外部電場可實(shí)現(xiàn)加速或 減速。轉(zhuǎn)動的動力源，是細(xì)菌內(nèi)支撐馬達(dá)的薄膜內(nèi)外的氮氧離子 濃度差。實(shí)驗(yàn)證明。細(xì)菌體內(nèi)外的電位差也可驅(qū)動鞭毛馬達(dá)?，F(xiàn) 代人們正在探索設(shè)計一種能用電位差馭動的人工鞭毛馬達(dá)驅(qū)動日本三菱公司已開發(fā)出一種能模擬人眼處理視覺形象功能 的視網(wǎng)膜芯片。該芯片以砷化稼半導(dǎo)體作為片基。 每個芯片內(nèi)含 40964096 個傳感元。可望進(jìn)一步用于機(jī)器人。有人提出制作類似環(huán)和桿那樣的分子機(jī)械。把它們裝配起來 構(gòu)成計算機(jī)的

3、線路單元，單元尺寸僅 InmInm，可組裝成超小型計算 機(jī)，僅有數(shù)微米大小，就能達(dá)到現(xiàn)代常用計算機(jī)的同等性能。在納米結(jié)構(gòu)自組裝復(fù)雜徽型機(jī)電系統(tǒng)制造中，很大的難題是系統(tǒng)中各部件的組裝。系統(tǒng)愈先進(jìn)、愈復(fù)雜，組裝的問題也愈難 解決。自然界各種生物、生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、DNADNA、細(xì)胞等都是 極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。它們的生成、組裝都是自動進(jìn)行的。如能了解 并控制生物大分子的自組裝原理， 人類對自然界的認(rèn)識和改造必 然會上升到一個全新的更高的水平。納米技術(shù)在癌癥診斷中的應(yīng)用成像當(dāng)前常規(guī)的成像技術(shù)只能檢測到癌癥在組織上造成的可見 的變化，而這個時候已經(jīng)有數(shù)千的癌細(xì)胞生成并且可能會轉(zhuǎn)移。 而且，即使是已經(jīng)可以看到

4、腫瘤了，由于腫瘤本身的類別（惡性 還是良性）和特征，要確定有效的治療方法也還必須通過活組織 檢查。如果對癌性細(xì)胞或者癌變前細(xì)胞以某種方式進(jìn)行標(biāo)記，使用傳統(tǒng)設(shè)備即可檢測出來則更有利于癌癥的診斷。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有兩個必要條件： 某技術(shù)能夠特定識別癌性 細(xì)胞且能夠讓被識別的癌性細(xì)胞可見。納米技術(shù)能夠滿足這兩 點(diǎn)。例如，在金屬氧化物表面涂覆可特異識別癌性細(xì)胞表面超表 達(dá)的受體的抗體。由于金屬氧化物在核磁共振成像（MRIMRI ）或計算機(jī)斷層掃描（CTCT）下發(fā)出高對比度信號，因此一旦進(jìn)入體內(nèi)后，這些金屬氧化物納米顆粒表面的抗體選擇性地與癌性細(xì)胞結(jié) 合，使檢測儀器可以有效地識別出癌性細(xì)胞。同樣地，金納米

5、粒 也可以用于增強(qiáng)在內(nèi)窺鏡技術(shù)中的光散射。納米技術(shù)能夠?qū)⒆R別癌癥類別及不同發(fā)展階段的分子標(biāo)記可視化，讓醫(yī)生能夠通過傳統(tǒng)的成像技術(shù)看到原本檢測不到的細(xì)胞和分子。篩查在人類與癌癥的斗爭中，有一半的勝利是得益于早期的檢 測。納米技術(shù)使得癌癥的診斷更早更準(zhǔn)確，并可用于治療監(jiān)測。 納米技術(shù)也可以增強(qiáng)甚至完全變革對組織和體液中生物標(biāo)志物 的篩查。癌癥與癌癥之間，以及癌細(xì)胞與正常細(xì)胞之間由于各種 分子在表達(dá)和分布上的差異而各不相同。隨著治療技術(shù)的進(jìn)步， 對癌癥的多個生物標(biāo)志物進(jìn)行同時檢測是確定治療方案時所必 須的。納米顆粒例如能夠根據(jù)它們本身大小發(fā)出不同顏色光 的量子點(diǎn)一一可以實(shí)現(xiàn)同時檢測多種標(biāo)記物的目的。包