納米生物技術及其應用課件

1、 納米生物技術及其應用 報 告 人： 毛朝輝 學 號： 3114004007 學 院： 材料學院2分子生物學是當今生命科學發(fā)展的主流和帶頭學科，其研究的焦點是生物大分子，尤其是蛋白質和核酸的結構與功能。3 目前的醫(yī)療技術尚無法達到分子修復的水平。而納米醫(yī)學則是在分子水平上，利用分子工具和人體的分子知識，創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結構來防病治病，改善人類的整個生命系統(tǒng)。例如：修復畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細胞、捕捉侵入人體的細菌和病毒，并在它們致病前就消滅它們；探測機體內化學或生物化學成分的變化，適時地釋放藥物和人體所需的微量物質，及時改善人的健康狀況。最終實現(xiàn)納米醫(yī)學，使人類擁有持續(xù)的健康。

2、41、遺傳病診斷 納米技術有助診斷胎兒是否有遺傳缺陷。婦女懷孕8個星期時，血液中開始出現(xiàn)少量胎兒細胞。利用具有納米級大小孔洞的半透膜或特殊的合成納米管等，可把胎兒細胞分離出來進行診斷。不需要進行羊水穿刺。目前美國已將此項技術應用于臨床診斷中。2、病理學診斷 腫瘤診斷最可靠的手段是建立在組織細胞水平上的病理學方法，但存在著良惡性及細胞來源判斷不準確的問題。利用原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)可以在納米水平上揭示腫瘤細胞的形態(tài)特點。通過尋找特異性的異常納米級結構改變，以解決腫瘤診斷的難題。一、在診斷中的應用5目前，已有多種原子力顯微鏡問世，AFM克服了STM只

3、適用于具導電性樣品的不足之處 。7這是納米醫(yī)學中的一個非?；钴S的領域，適時準確地釋放藥物是它的基本功能之一。863計劃項目“心血管病與糖尿病多指標微流控芯片檢測系統(tǒng)的研制”，為糖尿病人研制超小型的、模仿健康人體內的葡萄糖檢測系統(tǒng)，它能夠被植入皮下，監(jiān)測血糖水平，在必要的時候釋放出胰島素，使病人體內的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態(tài)。研究控制這個芯片的尺寸，可以把它做得更小，并計劃裝上一個“智能化”的傳感器，使它可以適時和適量地釋放藥物。美國正在設計一種納米智能炸彈，它可以識別出癌細胞的化學特征。這種智能炸彈很小，僅有20納米左右，能夠進入并摧毀單個的癌細胞。智能藥物8 納米醫(yī)學不僅具有消除體內

4、壞因素的功能，而且還有增強人體功能的能力。我們知道，腦細胞缺氧6至10分鐘即出現(xiàn)壞死，內臟器官缺氧后也會呈現(xiàn)衰竭。設想一種裝備超小型納米泵的人造紅血球，攜氧量是天然紅血球的200倍以上。當人的心臟因意外，突然停止跳動的時候，醫(yī)生可以馬上將大量的人造紅血球注入人體，隨即提供生命賴以生存的氧，以維持整個機體的正常生理活動。它可以應用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運動需要的額外耗氧等。隨著轉子的轉動，氣體分子與轉子上的結合位點結合再釋放到血漿中。 人工紅血球10 密西根大學的Donald Tomalia等已經用樹形聚合物發(fā)展了能夠捕獲病毒的納米陷阱。體外實驗表明納米陷阱能夠在流感病毒

5、感染細胞之前就捕獲它們，同樣的方法期望用于捕獲類似愛滋病病毒等更復雜的病毒。此納米陷阱使用的是超小分子，此分子能夠在病毒進入細胞致病前即與病毒結合，使病毒喪失致病的能力。通俗地講，人體細胞表面裝備著含硅鋁酸成分的鎖，只準許持鑰匙者進入。不幸的是，病毒竟然有硅鋁酸受體鑰匙。Tomalia的方法是把能夠與病毒結合的硅鋁酸位點覆蓋在陷阱細胞表面。當病毒結合到陷阱細胞表面，就無法再感染人體細胞了。陷阱細胞由外殼、內腔和核三部分組成。內腔可充填藥物分子；將來有可能裝上化療藥物，直接送到腫瘤上。研究者希望發(fā)展針對各種致病病毒的特殊陷阱細胞和用于醫(yī)療的陷阱細胞庫。 捕獲病毒的納米陷阱11 美國圣地亞國家實驗

6、室發(fā)現(xiàn)納米技術可以在血流中進行巡航探測，即時地發(fā)現(xiàn)諸如病毒和細菌類型的外來入侵者，并予以殲滅，從而消除傳染性疾病。Micheal Wisz做了一個雛形裝置，發(fā)揮芯片實驗室的功能，它可以沿血流流動并跟蹤像鐮狀細胞血癥和感染了愛滋病的細胞。血液細胞被導入一個發(fā)射激光的腔體表面， 從而改變激光的形成。癌細胞會產生一種明亮的閃光；而健康細胞只發(fā)射一種標準波長的光，以此鑒別癌變。識別血液異常的生物芯片12納米技術與分子生物學的結合將開創(chuàng)分子仿生學新領域。 “納米機器人”是根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。第一代納米機器人是生物系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的有機結合體，

7、如酶和納米齒輪的結合體。這種納米機器人可注入人體血管內，進行全身健康檢查，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動脈脂肪沉積物，吞噬病毒，殺死癌細胞；還可進行人體器官的修復工作、作整容手術、從基因中除去有害的，把正常的安裝在基因中，使機體正常運行。第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置。第三代納米機器人是包含納米計算機，可以進行人機對話的裝置。一旦問世將徹底改變人類的勞動和生活方式。納米機器人14納米機器人應用前景動脈粥樣硬化的治療 機器人能夠從動脈壁上清除粥樣沉積物。這不僅會提高動脈壁的彈性,還會使通過動脈的血液流動狀況得到改善。腎結石、膽結石的治療 將納米機器人以插入導管的方式引入 到尿道或膽道里內,直接到達結石所在 的部位,并且直接把結石擊碎。檢查體內疾病 像一顆膠囊，把它吞進肚里，消化道內的情景就可以像放電影一樣在電腦屏幕 上一