纳米技术在分子生物学中的应用

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1、纳米生物技术简介10生物工程王福禄学号：2010060300621目录1.何为纳米生物技术2.纳米生物技术的研究方向3.纳米生物技术发展历程4.纳米生物技术的应用5.纳米生物技术的展望2在最近的十年中,随着纳米材料在癌症治疗、细胞显影和疾病检测方面的应用,由此诞生了一个新的领域———生物纳米技术。生物纳米技术是指在纳米尺度上认识生物分子的精细结构和功能之间的联系,并在此基础上按研究者的意愿组合、装配,创造出满足人们意愿并行使特定功能的生物纳米机器。“纳米蜘蛛”机器人3从宏观世界到微观世界4纳米生物技术研究方向主要研究方向：1、新型生物荧光探针：研究与

2、开发基于功能纳米材料(如量子点、硅纳米微球等)的新型荧光标记物，用于目标生物分子(如蛋白、核酸等)的靶向标记与细胞成像，为分子细胞生物学的研究提供新方法2、新型纳米生物传感器：研究与开发基于功能纳米材料(如硅纳米线、硅纳米微球等)的生物传感器和功能纳米器件，实现对目标生物分子的高灵敏度和高特异性检测，为重大疾病、传染病及遗传病的早期诊断提供新技术；3、新型纳米药物载体：研究与开发基于低生物毒性、低免疫原性、高生物相容性的功能纳米材料，并将其与生物分子(如短肽、蛋白等)结合，发展高效、安全、高靶向性、可控的纳米药物载体及基因治疗载体。5纳米生物技术发展

3、历程纳米技术的概念最初是由美国诺贝尔物理奖获得者R.Feynman于1959年提出，20世纪70年代后期E.Drexler教授提倡研究纳米技术，直到1982年，美国公司成功研制出具有原子分辨能力的扫描隧道显微镜后，纳米技术才得以初次曝光。在此之后，关于纳米技术就成了科学界研究的大热门，而且不断有新成果出现，得到了快速发展。纳米生物技术是纳米技术的核心研究领域，各国政府对此投入相当大，尤其是美国，在2005~2008年间就投入37亿美元以促进纳米技术的研究开发。全球各大经济体纷纷以增强纳米技术优势来增强其竞争力。中国开始研究的时间基本上与国际上同步，并

4、取得了较大的成果。国家十五863计划开设了”纳米生物技术”专题课程。2003年2月卫生部纳米生物技术重点实验室在中南大学挂牌成立。2003年7月在湖南长沙召开了国家科技部863高技术生物工程与现代农业发展战略会议，对我国纳米生物技术的未来发展进行了专门研讨。极大的促进了我国纳米生物技术的发展。6生物纳米技术的应用1.QDs的生物标记、成像技术最近,国外科学家Kim等最近研制出了一种多聚复合纳米颗粒(NPs),可用于癌细胞的检测：①以一种可降解生物多聚物(PLGA)作为基质,将化学治疗药物(阿霉素)以纳米颗粒的形式纳入到了聚合纳米颗粒基质当中；②将Cd

5、Se/Zns半导体量子点或超顺磁性的纳米晶体四氧化三铁嵌入该基质中；③通过聚乙二醇基团将对癌细胞有靶向作用的叶酸连接到被修饰的PLAG上,构成了一个完整的NPs；④在癌细胞上有过量表达的叶酸受体,连有叶酸的NPs通过抗原抗体结合反应侦查到癌细胞并进行光学成像,可以通过核磁共振和荧光成像来观察抗原抗体的结合进而对癌细胞进行监测。同时,通过四氧化三铁的磁导作用将阿霉素运输到癌细胞附近,杀死癌细胞。72.复合无机纳米材料的应用美国科学家正在研制一种“黄金”米条”，这种能在血液中流动的纳米条可能会帮助医生发现机体的癌变器官。科学家将黄金纳米条注射到老鼠体内

6、，然后用比可见光波长稍长的激光束照射老鼠的耳朵，当纳米条在老鼠血管中移动时，金色微粒就会发出比常规成像设备中使用的荧光染料亮度近60倍的荧光，跟踪这些闪光棒路径的新型成像系统就能生成比目前成像设备更清晰的图片。“黄金纳米条”可能会在刚显现出的癌症和肿瘤等“麻烦”区域活动。黄金纳米颗粒黄金纳米颗粒在血管中黄金是制作造影剂的上等材料，因为它能稳定地发出荧光，从生物化学方面讲属于惰性物质，它对人体安全。科学家已进一步完善这种透析技术，准确控制纳米条的生长。同时，对成像设备的控制对成像进程至关重要，因为决定光频率的纳米条的比例将促使它们发光。只有使用合适的光

7、频率才有可能使纳米条顺利在皮肤中穿行83.纳米药物输运纳米微粒药物输送技术也是重要发展方向之一。目前，有半数以上的新药存在溶解和吸收的问题。863计划项目“纳米药物制剂的生物效应研究”，当药物颗粒缩小时，药物与胃肠道液体的有效接触面积将增加，药物的溶解速率随药物颗粒尺度的缩小而提高。利用纳米晶体技术将药物颗粒转变成稳定的纳米粒子，提高溶解性和难溶性药物的药效率。同时，纳米药物制剂的赋形剂在胃肠道中起表面活性剂的作用，也提高了纳米药物颗粒的溶解率。一旦，不溶性药物转变成稳定的纳米颗粒，就适合于口服或者注射了。94.捕获病毒的纳米陷阱密西根大学的Dona

8、ldTomalia等已经用树形聚合物发展了能够捕获病毒的纳米陷阱。体外实验表明纳米陷阱能够在流感病毒感染细胞