纳米技术在微生物研究和检验中的应用课件

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1、纳米技术在微生物研究和病原微生物诊断中应用李富荣MDPhD暨南大学第二临床医学院一、纳米技术－21世纪的主导技术2000年，美国总统克林顿向国会发布了关于美国纳米技术启动计划―――（纳米技术：要引发下一场工业革命）18世纪中叶蒸汽机第一次工业革命18世纪末－19世纪初冶炼技术钢铁和机械制造19世纪60年代电力第二次工业革命20世纪70年代微电子技术家电产业革命21世纪纳米技术?????图1：在血管中运动的纳米机器人，它正在使用纳米切割机和真空吸尘器来清除血管中的沉积物。图片来源：JulianBaum/SciencePhotoLib

2、rary图2：最初的“基本”纳米技术的版本可以追溯到EricDrexler——加州远景学院的创始人——他预见了可以精确操纵原子的纳米机器。他设想使用坚硬的材料，例如钻石，来制造复杂的纳米尺度结构，通过移动反应分子块来实现。图中这种运动控制器，可以成为用来组装分子的纳米机器的一个部件。来源：KDrexler/EricInstituteforMolecularManufacturing,http://www.imm.org/图3：细胞生物学为我们提供了数不清的成熟的纳米机器的例子。例如图中这种生物纳米机器，可以被膜上的电压或者信号分子驱

3、动，开关钾离子通道，左图为关闭状态，右图为开放状态。因此钾离子可以被选择性地通过膜（用黄色条表示）。来源：DavidSGoodsell,ScrippsResearchInstitute/RCSBProteinDataBank.图4：一种通向纳米技术的途径——通常叫做生物纳米技术——剥离并部分地组合成较复杂的人造纳米结构，具有部分的生物学特征。图中的结构是由纽约大学的NadrianSeeman用特殊设计的自组装DNA分子制作的。来源：NCSeeman2003Biochemistry427259-7269图5：由加州大学洛杉矶分校的Ca

4、rloMontemagno和康内尔大学的HaroldCraighead开发，用镍棒的阵列组成（a），每个棒高度为200纳米直径80纳米。在每个棒上端安装有一个生物旋转马达（b）。一个纳米螺旋桨（c）——长度为750-1400纳米直径150纳米——被固定在马达的转子上。另外的“ATP”燃料供给整个装置（d）使得螺旋桨转动。来源：RKSoongetal.2000Science2901555-1558图6.A具有比红血球携带氧分子多数百倍的功能，而且本身装有纳米计算机、纳米泵，可以根据需要将氧释放，同时将无用的二氧化碳带走。B.纳米机器人

5、在清理血管中的有害堆积物.C.纳米仿生术机器人。这种称为游荡者的纳米仿生物可以为人体传送药物，进行细胞修复等工作。图7.纳米颗粒跟踪癌细胞示意图纳米马达两栖超微机器人在水上行走纳米微操作机器人在10×10微米的基片上刻出的字样蚂蚁大小的机器人在米粒中穿行碳纳米管制作的纳米齿轮模型纳米技术------引发信息技术、生物技术、生态环境技术等领域的技术革命和跨越式发展，并将可能带动下一次的工业革命。●美国在2006年期间，政府在纳米科技的总投入为13亿美元●日本2002年预算13.84亿日元用于纳米医学领域研究费用●英国200

6、1年纳米技术研发费用1800万英镑●中国十一五国家纳米研发经费－100亿,863计划下开设纳米生物技术专题十一五纳米生物技术研究和开发重点：关键技术：●重大疾病早期诊断技术●重要致病病源的快速检测技术●纳米药物载体的可控制备技术●中药纳米化技术●纳米生物农药载体的可控制备技术●纳米生物材料的加工、制备技术●纳米生物材料及微系统的生物效应评估重大产品：●用于重大疾病治疗的纳米药物及纳米药物运载●纳米化中药●纳米改进高效、低毒造影剂●用于重大疾病早期诊断的生物传感器●用于重要致病病源快速检测的生物传感器●高效、低毒纳米改性农药和肥料●生

7、物相容性的纳米生物材料●2000年纳米技术对全世界GDP的贡献为4000亿美元●预测2010年纳米技术对美国GDP的贡献将达到10000亿美元●日本纳米技术的国内市场规划也将达到273000亿日元二、纳米技术的内涵●纳米：1/10-9m.●纳米技术:即对100nm尺寸以下的物质和材料进行研究处理的技术。●目标:人们将按照自己的意愿直接操纵单个原子、分子或原子团，分子团，制造具有特定功能的产品。纳米材料的特性：●小尺寸效应：特殊的光学、热学、电学、磁学、力学等性质的不同●表面效应：比表面积大，高的化学活性●宏观量子隧道效应纳米算盘硅表

8、面STM针尖通过扫描隧道显微镜操纵氙原子用35个原子排出的"IBM"字样操纵原子排出的“原子"字样纳米加工－五环纳米加工－师生物固有的纳米材料纳米技术大体上有三个层次的含义:●“分子纳米技术”,即在0.1～100nm尺度上对物质存在的