納米生物與醫(yī)學(xué)課件

納米生物技術(shù)和納米醫(yī)學(xué)學(xué)生：葉愛(ài)玲學(xué)號(hào)：0620060007納米科技和生物技術(shù)是二十一世紀(jì)的前沿科學(xué)技術(shù)科技的發(fā)展使得人們能夠在分子水平上認(rèn)識(shí)生命納米醫(yī)學(xué)、納米生物材料和納米生物技術(shù)有了很大的發(fā)展和應(yīng)用觀察和操縱微觀世界的“眼”和“手”

掃描隧道顯微鏡(STM)原子力顯微鏡(AFM)靜電力顯微鏡(EFM)電容掃描顯微鏡(SCM)近場(chǎng)光隧道掃描顯微鏡(NSOM)掃描隧道顯微鏡(STM)基本原理：利用量子理論中的隧道效應(yīng)樣品與針尖的距離非常接近在外加電場(chǎng)的作用下，電子擊穿過(guò)兩個(gè)電極之間的勢(shì)壘流向另一電極針尖在樣品表面掃描時(shí)運(yùn)動(dòng)的軌跡直接在熒光屏或記錄紙上顯示出來(lái)，得到圖像掃描模式示意圖

（a）恒電流模式（b）恒高度模式S為針尖與樣品間距，I、Vb為隧道電流和偏置電壓，Vz為控制針尖在z方向高度的反饋電壓。掃描電鏡應(yīng)用實(shí)例:用掃描隧道顯微鏡搬動(dòng)48個(gè)Fe原子到Cu表面上構(gòu)成的量子圍欄:硅表面硅原子的排列(a)(b)原子力顯微鏡（AFM）

靠探測(cè)針尖與樣品表面微弱的原子間作用力的變化來(lái)觀察表面結(jié)構(gòu)可以觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體的表面形貌還可以觀察非導(dǎo)體的表面形貌在原子力顯微鏡系統(tǒng)中，針尖與樣品之間有了交互作用，使得懸臂擺動(dòng)，產(chǎn)生偏移激光檢測(cè)器會(huì)記錄此偏移量樣品的表面特性以影像的方式呈現(xiàn)出來(lái)原子與原子之間的交互作用力因?yàn)楸舜酥g的距離的不同而有所不同什么是納米生物學(xué)？

納米生物學(xué)的四大特點(diǎn)：

是納米科技與生物學(xué)的交叉學(xué)科它是在納米尺度上，研究生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和相互作用不僅是被動(dòng)地觀察研究而且是主動(dòng)地在納米尺度上直接對(duì)進(jìn)行操縱改進(jìn)納米生物學(xué)的另一個(gè)新領(lǐng)域是基于生物學(xué)的納米科技研究，向生命學(xué)習(xí)，開(kāi)創(chuàng)發(fā)展納米科技的新思路、新方向納米生物學(xué)中的新方法和新技術(shù)

新方法：?jiǎn)畏肿映上?、單分子熒光、單分子操縱、虛擬納米操縱；新技術(shù)：納米傳感器、納米機(jī)械人、納米生物芯片納米無(wú)機(jī)生物材料

納米陶瓷材料：氧化物陶瓷是一類重要的生物材料，在臨床上已用于人工骨、人工關(guān)節(jié)、人工骨釘、人工齒，以及種植牙、耳聽(tīng)骨修復(fù)等；納米微粒所具有的小尺寸效應(yīng)和表面與界面效應(yīng)，使納米陶瓷呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)陶瓷顯著不同的獨(dú)特性能碳納米材料：碳基生物材料已應(yīng)用于人工心臟瓣膜、人工骨、人工關(guān)節(jié)、人工齒根等多方面；可將它用于血液的凈化系統(tǒng)，清除某些特定的病毒或成分納米生物高分子材料高分子微粒尺寸減小到納米量級(jí)后，高分子的特性發(fā)生了很大的變化，主要表現(xiàn)在表面效應(yīng)和體積效應(yīng)兩方面新功能表現(xiàn)為表面積激增，微粒上的官能團(tuán)密度和選擇性吸附能力變大，達(dá)到吸附平衡的時(shí)間大大縮短，微粒的膠體穩(wěn)定性顯著提高納米高分子材料在免疫分析、藥物控釋載體及介入性診療等方面都有著廣泛應(yīng)用

納米生物技術(shù)

納米生物技術(shù)是納米技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物既可以用于生物醫(yī)學(xué)，也可以服務(wù)于其它社會(huì)需求例如基于生物分子組裝的新功能器件分子馬達(dá)，進(jìn)行人體修復(fù)的納米機(jī)器人等等分子馬達(dá)

分子馬達(dá)是由生物大分子構(gòu)成，利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米生物器件，例如生物芯片分子馬達(dá)是微型機(jī)器人的核心元件分子馬達(dá)將攜帶藥物的分子馬達(dá)到達(dá)人體細(xì)胞可以進(jìn)行定向定點(diǎn)的疾病治療攜帶藥物的分子馬達(dá)到達(dá)人體細(xì)胞生物芯片

生物芯片技術(shù)，是將納米技術(shù)引入生物芯片，主要包括兩方面：一方面是納米復(fù)合材料在生物芯片制備方面的應(yīng)用另一方面，拓寬生物芯片的應(yīng)用范圍，例如作為細(xì)胞內(nèi)部信號(hào)的傳感器等等。納米生物機(jī)器人

納米技術(shù)與分子生物學(xué)的結(jié)臺(tái)將開(kāi)創(chuàng)分子仿生學(xué)新領(lǐng)域以分子水平上的生物學(xué)原理為參照原型，設(shè)計(jì)制造各種各樣的可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”，即納米生物機(jī)器人納米生物機(jī)器人之“生物導(dǎo)彈”機(jī)器人“生物導(dǎo)彈”機(jī)器人在血液中或細(xì)胞間隙游走清除血管壁上沉積物，減少心血管疾病的發(fā)病率遇到癌細(xì)胞就會(huì)抓住不放并鉆人細(xì)胞中釋放抗癌藥物殺死癌細(xì)胞納米藥物機(jī)器人在血管紅細(xì)胞中穿行免疫分析是在特定的載體上以共價(jià)結(jié)合的方式固定對(duì)應(yīng)于分析對(duì)象的免疫親和分子標(biāo)識(shí)物，并將含有分析對(duì)象的溶液與載體溫育，然后通過(guò)顯微技術(shù)檢測(cè)自由載體量，就可以精確地對(duì)分析對(duì)象進(jìn)行定量分析，對(duì)蛋白質(zhì)、抗原、抗體乃至整個(gè)細(xì)胞進(jìn)行定量分析納米高分子微粒，尤其是具有親水性表面的微粒，對(duì)非特異性蛋白的吸附量很小，被廣泛地作為新型的標(biāo)記物載體來(lái)使用在免疫分析上的應(yīng)用藥物控釋領(lǐng)域的應(yīng)用某些藥物由于消化道的不穩(wěn)定性不能口服給藥，而且這些藥物只有在特定部位才能發(fā)揮藥效生物可降解的高分子材料微球或微囊包裹藥物可實(shí)現(xiàn)控制釋放納米高分子材料制成的藥物載體與各類藥物，無(wú)論是親水性的、疏水性的藥或者是生物大分子制劑，都有良好的相容性，能夠負(fù)載或包覆多種藥物，并可更有效地控制藥物的釋放速度磁性納米顆粒在早期檢測(cè)中的應(yīng)用

磁性納米粒子被作為標(biāo)記粘貼在精選的抗體分子上抗體分子被應(yīng)用于正在研究中的樣本磁性標(biāo)記發(fā)出了容易探測(cè)出的磁場(chǎng)在不同部位結(jié)合的磁性粒子多少不同，便達(dá)到檢測(cè)目的磁性標(biāo)記物顆料在醫(yī)學(xué)探測(cè)中的應(yīng)用納米科技的研