纳米生物技术的研究进展及应用.pdf

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1、发酵科技通讯第37巷f·．．；；一；．IHIIIllllll．．．．．．．．．．幽11IIIII曼笪曼笪笪曼曼笪鬯曼曼笪鬯曼鬯曼纳米生物技术的研究进展及应用李凤林(吉林农业科技学院生物工程系吉林132101)摘要：本文主要从纳米生物材料、生物芯片技术、生物发动机与纳米机器、纳米针、纳米级酶的固定化技术等几方面阐述了纳米生物技术的进展，简单介绍其应用。关键词：纳米生物技术应用在21世纪到来之际，纳米技术将成为众多技术的创新动力，作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，正在日益受到全世界的关注。模仿生物系统的能力来转化和传输能量，合成专用有机化学品，创造生物质，储存信息，实现特异性识别和感

2、觉，发送和传导信号，进行有序和可控运动、自组装和复制反映着未来的研究方向，也构成了现代生物技术一纳米生物技术的内涵f11。纳米生物技术属于纳米技术和生物技术的交叉，在化学与生物纳米结构的构建与应用中具有重要作用，与传统的结构过程相比，这些新颖的过程具有高精度、高度灵活性和低成本等突出优点，因而将广泛应用于生物医学、电子学、材料学等领域。1纳米有关概念的内涵1．1纳米与纳米技术纳米是一种几何尺寸的量度单位，长度仅为lO坤m，略等于4～5个原子排列起来的长度，约为人发直径的8。1·104，纳米技术研究在0．1—100nm尺度范围的物质世界，其实质就是要操纵原子和分子，目的是直接用原子和分子制

3、造体积不超过数百个纳米但具有特定功能的产品。纳米技术主要包括纳米材料学、纳米电子学、纳米动力学、纳米生物学和纳米药物学。研究纳米技术的方法可以采取“从小到大”和“从大到小”两种方式。从大到小的方式是利用机械和蚀刻技术制造纳米尺度结构。而从tJ,至U大是应用一个个原子或一个个分子创造有机和无机结构。1．2纳米材料与纳米粒子48纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1-100nm问的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。这样的系统既非典型的微观系统，亦非典型的宏观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成纳米级超

4、微颗粒后，它将显示出许多奇异的特征，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质，与大块固体时相比，将会有显著的不同。2纳米生物材料生物体系所具有的独特能力可用来控制无机晶体的结构、相态、取向和纳米结构拓扑学【3'4】。最近，研究者们开始把生物识别的原理用在电子、半导体和磁性材料制作。组合噬菌体展示技术已经用于识别能够结合到Ⅲ一V、Ⅱ一Ⅵ类半导体上以及能够结合到磁性材料以及碳酸钙和磷酸盐上去的肽类151。肽具有很高的晶面专一性，它能够区分结构非常相似的半导体合金，如GaAs、AI-GaAs，由此可调控纳米粒子和非均相结构。类似的组合技术已经用于制造肽包囊化Cds纳米团簇和金结合蛋

5、白质。此外，已经知道一些菌株能够耐受贵金属如银等甚至可以在细胞壁上将银累积到生物量干重的25％，从而显示了其在从矿物中回收银的潜在应用价值。从银矿中分离出来的Pseu．domonasstutzeriAG259菌株能够累积具有确定组成、大小和形状的银单晶。含银的晶体附着在细菌的有机基质中，形成的复合物在薄膜和表面涂覆172葫8聋”10-r胃发酵科技通讯技术中会有重要用途。类似地，两种聚氧金属螯合激光辅助沉积(LAD)现已成功地用于制作纳米物，高钨酸盐H：W。20∥10l和十钒酸盐V舯妒通过薄膜材料。该技术提供了通过组装体在固体薄膜的包埋在病毒粒子的中心完成矿化过程，通过pH物理升降而把它组

6、装成特定结构的可能性。LAD值的调节可以控制病毒粒子孔的开启与关闭[71。技术已经用在了把葡萄糖氧化酶沉积在SDS(十二生物大分子的可重复特性和可识别部分都能够烷基苯磺酸钠)上、把核黄素沉积在磷脂上、光敏性用来构建非常精细的纳米导线。现有的计算机芯片的细菌视紫质(bR)沉积在脂L_a一甘油二硬脂酸酯的特征尺寸(250nm)主要受光印刷和蚀刻剂的极限大磷脂胆碱上。类似地，激光引发的光强度(力)能够用小决定。如果能够设计出分子规模装置的制作和定于指导生物或电子材料以um精度(o．1—10；xm)沉积位的合适原型，那么芯片的大小可以减小到几纳米。在固体表面。该技术的潜在应用包括产生三维细胞近米

7、，科学家通过在DNA的表面覆盖金属原子的培结构用于组织工程、构建杂化的生物／电子装置和植方法，合成了导电的DNA链。JeremyLee等人发传感器以及生物排列制作，例如纳米书写。现通过pH值的适当调控，DNA可以稳定地把锌、另外，扫描探针显微镜(SPM)在纳米生物技术中钴、镍等金属离子并入其双螺旋中心，并找到了在高的应用价值不可低估，因为它是为数不多的能够同pH值等基本条件下，稳定DNA含有金属离子的状时实现可视化和在原子规模移动目