《纳米新星》纳米生物学

1、纳米生物学纳米生物学是以纳米尺度研究细胞内部各种细胞器的结构 和功能。研究细胞内部，细胞内外之间以及整个生物体的物质、 能量和信息交换。纳米生物学的研究集中在下列方面。DNADNA 研究这方面的研究在形貌观察、 特性研究和基因改造三个方面有 不少进展。脑功能的研究工作目标是弄清人类的记忆、 思维，语言和学习这些高级神 经功能和人脑的信息处理功能。仿生学的研究这是纳米生物学的热门研究内容。 现在取得不少成果。是纳 米技术中有希望获得突破性巨大成果的部分。世界上最小的马达是一种生物马达一鞭毛马达。能象螺旋桨那样旋转驱动鞭毛旋转 。该马达通常由 1010 种以上的蛋白质群体 组成，其构造如同人工马达

2、。由相当的定子、转子、轴承、万向 接头等组成。它的直径只有 3onm3onm，转速可以高达 15r/min15r/min，可在 1 1 卩 s s 内进行右转或左转的相互切换。利用外部电场可实现加速或 减速。转动的动力源，是细菌内支撑马达的薄膜内外的氮氧离子 浓度差。实验证明。细菌体内外的电位差也可驱动鞭毛马达。现 代人们正在探索设计一种能用电位差驭动的人工鞭毛马达驱动日本三菱公司已开发出一种能模拟人眼处理视觉形象功能 的视网膜芯片。该芯片以砷化稼半导体作为片基。 每个芯片内含 40964096 个传感元。可望进一步用于机器人。有人提出制作类似环和杆那样的分子机械。把它们装配起来 构成计算机的

3、线路单元，单元尺寸仅 InmInm，可组装成超小型计算 机，仅有数微米大小，就能达到现代常用计算机的同等性能。在纳米结构自组装复杂徽型机电系统制造中，很大的难题是系统中各部件的组装。系统愈先进、愈复杂，组装的问题也愈难 解决。自然界各种生物、生物体内的蛋白质、DNADNA、细胞等都是 极为复杂的结构。它们的生成、组装都是自动进行的。如能了解 并控制生物大分子的自组装原理， 人类对自然界的认识和改造必 然会上升到一个全新的更高的水平。纳米技术在癌症诊断中的应用成像当前常规的成像技术只能检测到癌症在组织上造成的可见 的变化，而这个时候已经有数千的癌细胞生成并且可能会转移。 而且，即使是已经可以看到

4、肿瘤了，由于肿瘤本身的类别（恶性 还是良性）和特征，要确定有效的治疗方法也还必须通过活组织 检查。如果对癌性细胞或者癌变前细胞以某种方式进行标记，使用传统设备即可检测出来则更有利于癌症的诊断。要实现这一目标有两个必要条件： 某技术能够特定识别癌性 细胞且能够让被识别的癌性细胞可见。纳米技术能够满足这两 点。例如，在金属氧化物表面涂覆可特异识别癌性细胞表面超表 达的受体的抗体。由于金属氧化物在核磁共振成像（MRIMRI ）或计算机断层扫描（CTCT）下发出高对比度信号，因此一旦进入体内后，这些金属氧化物纳米颗粒表面的抗体选择性地与癌性细胞结 合，使检测仪器可以有效地识别出癌性细胞。同样地，金纳米

5、粒 也可以用于增强在内窥镜技术中的光散射。纳米技术能够将识别癌症类别及不同发展阶段的分子标记可视化，让医生能够通过传统的成像技术看到原本检测不到的细胞和分子。筛查在人类与癌症的斗争中，有一半的胜利是得益于早期的检 测。纳米技术使得癌症的诊断更早更准确，并可用于治疗监测。 纳米技术也可以增强甚至完全变革对组织和体液中生物标志物 的筛查。癌症与癌症之间，以及癌细胞与正常细胞之间由于各种 分子在表达和分布上的差异而各不相同。随着治疗技术的进步， 对癌症的多个生物标志物进行同时检测是确定治疗方案时所必 须的。纳米颗粒例如能够根据它们本身大小发出不同颜色光 的量子点一一可以实现同时检测多种标记物的目的。包