生物纳米技术课程复习总纲

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1、第一章绪论1.Nanoscienceisnotphysics,chemistry,engineeringorbiology.Itisallofthem.2.纳米技术概念：纳米尺寸物质的制造与使用技术，是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100nm范围内材料的性质和应用。3.纳米科学和技术是指研究和应用纳米尺寸物质，并且能够应用到其他所有的科学领域，包括化学、生物、物理、材料和工程学等。——美国国家纳米技术计划4.“There’sPlentyofRoomattheBottom”.1959年，费曼演讲中对一些原子尺寸操作的应用

2、预测……然而当时并没有开启纳米世界的大门。1981年，扫描隧道显微镜的发明打开纳米技术的大门。5.扫描隧道显微镜（ScanningTunnelingMicroscope,STM），是一种利用量子力学的隧道效应的非光学显微镜。它主要是利用一根非常细的钨金属探针，针尖电子会跳到待测物体表面上形成隧穿电流，同时，物体表面的高低会影响隧穿电流的大小，针尖随着物体表面的高低上下移动以维持稳定的电流，依此来观测物体表面的形貌。6.原子力显微镜（AtomicForceMicroscope,AFM），是一种利用原子、分子间的相互作用力来观察物体表象微观形貌的显微

3、镜。将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，对应原子间距离的恒定，达到测量的目的。7.由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。这对于探索纳米生命物质非常重要。第一章生命系统中的纳米分子、纳米结构、纳米组件及纳米组装1.一般认为，纳米尺寸的四大效应：小尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应，量子尺寸效应。2.蛋白质的组装：胶原：α-肽链→原胶原分子→胶原纤维；毛发：α-角蛋白形成；肌动

4、蛋白：G-actin→F-actin；微管：α-tubulin+β-tubulin.3.核酸的组装:DNA分子的双螺旋结构组装。脂分子的组装:自组装成脂质体、胶束等。多糖的组装:透明质酸（hyaluronicacid，玻尿酸）、树干.4.环肽纳米管：可在细胞膜上形成特定通道。ATP合成酶用作旋转马达：潜在用途，纳米机器人。5.基于DNA的一些纳米技术应用：利用DNA互补的性质；利用DNA分子骨架的负电性进行的纳米组装；利用DNA的B-Z异构互变。6.利用DNA互补的性质，进行DNA的二维、三维自组装，形成各种结构，基于这些结构，其他生物分子及纳米

5、颗粒可与DNA发生反应，便能进行相关的检测。用于蛋白和配体之间互作、纳米颗粒的排列组装、单链DNA热振荡开关等。（如下图分子马达的运动可通过荧光信号来直接进行监测，如用于溶液中酸性、碱性条件变化是的检测）1.利用DNA分子骨架的负电性进行的纳米组装；利用DNA的B-Z异构互变2.3.纳米仿生材料/生物：仿生壁虎；荷叶防水仿生。4.纳米材料进入人体的途径包括呼吸系统消化道、皮肤以及口服方式等。5.纳米生物技术是国际生物技术领域的前沿和热点问题，在医药卫生领域有着广泛的应用和明确的产业化前景，特别是纳米药物载体、磁性纳米材料、纳米生物传感器和成像技术

6、以及微型智能化医疗器械等，将在疾病的诊断、治疗和卫生保健方面发挥重要作用。6.纳米生物技术的弊端：纳米材料具有潜在的生物毒性。特别是空气中的纳米颗粒，能对人体健康产生潜在的威胁。纳米材料在水体中也容易对水生生物产生毒害作用。环境中的纳米材料可通过多种途径进入人体并可能影响人体的健康。因此，发展纳米材料的同时，要充分研究纳米材料的生物学毒性，以便更好地利用纳米技术带来的利益。第一章纳米载药系统1.纳米载药系统：以各种纳米颗粒为载体，将药物分子分散在载体之中或表面，从而制成的药物纳米分散体系。2.在临床治疗中，传统的给药方式如片剂、胶囊、针剂等，存在

7、几大弊端：1）给药后血药浓度起伏较大，使用时间有限，给患者造成极大不便；2）药物的副作用较大；3）药物的利用率低；4）难以针对病灶进行靶向治疗。3.药物制剂的发展目标：建立药物控释系统，导向病患部位，通过一系列的物理、化学及生物控制，将药物以最佳剂量和时间释放出来，达到定时、定位、定量发挥药物疗效，从而提高药物利用率，减少副作用。（缓释性、靶向性、提高生物利用率、提高药物稳定性、生物安全性，减少副作用等）。1.药物释放机制：1、微粒表面药物的脱离；2、内部药物的扩散；3、微粒本身溶蚀分解引起的药物释放；4、扩散与分解同时进行。2.纳米药物载体设计

8、需要考虑的因素：载体对药物的运载能力；载体在体内的归宿；载体的急性或慢性毒性；载体的物理化学稳定性；载体的生产成本。3.纳米药物载体研究