纳米生物与医学课件

纳米生物技术和纳米医学学生：叶爱玲学号：0620060007纳米科技和生物技术是二十一世纪的前沿科学技术科技的发展使得人们能够在分子水平上认识生命纳米医学、纳米生物材料和纳米生物技术有了很大的发展和应用观察和操纵微观世界的“眼”和“手”

扫描隧道显微镜(STM)原子力显微镜(AFM)静电力显微镜(EFM)电容扫描显微镜(SCM)近场光隧道扫描显微镜(NSOM)扫描隧道显微镜(STM)基本原理：利用量子理论中的隧道效应样品与针尖的距离非常接近在外加电场的作用下，电子击穿过两个电极之间的势垒流向另一电极针尖在样品表面扫描时运动的轨迹直接在荧光屏或记录纸上显示出来，得到图像扫描模式示意图

（a）恒电流模式（b）恒高度模式S为针尖与样品间距，I、Vb为隧道电流和偏置电压，Vz为控制针尖在z方向高度的反馈电压。扫描电镜应用实例:用扫描隧道显微镜搬动48个Fe原子到Cu表面上构成的量子围栏:硅表面硅原子的排列(a)(b)原子力显微镜（AFM）

靠探测针尖与样品表面微弱的原子间作用力的变化来观察表面结构可以观察导体和半导体的表面形貌还可以观察非导体的表面形貌在原子力显微镜系统中，针尖与样品之间有了交互作用，使得悬臂摆动，产生偏移激光检测器会记录此偏移量样品的表面特性以影像的方式呈现出来原子与原子之间的交互作用力因为彼此之间的距离的不同而有所不同什么是纳米生物学？

纳米生物学的四大特点：

是纳米科技与生物学的交叉学科它是在纳米尺度上，研究生物大分子的结构、功能和相互作用不仅是被动地观察研究而且是主动地在纳米尺度上直接对进行操纵改进纳米生物学的另一个新领域是基于生物学的纳米科技研究，向生命学习，开创发展纳米科技的新思路、新方向纳米生物学中的新方法和新技术

新方法：单分子成像、单分子荧光、单分子操纵、虚拟纳米操纵；新技术：纳米传感器、纳米机械人、纳米生物芯片纳米无机生物材料

纳米陶瓷材料：氧化物陶瓷是一类重要的生物材料，在临床上已用于人工骨、人工关节、人工骨钉、人工齿，以及种植牙、耳听骨修复等；纳米微粒所具有的小尺寸效应和表面与界面效应，使纳米陶瓷呈现出与传统陶瓷显著不同的独特性能碳纳米材料：碳基生物材料已应用于人工心脏瓣膜、人工骨、人工关节、人工齿根等多方面；可将它用于血液的净化系统，清除某些特定的病毒或成分纳米生物高分子材料高分子微粒尺寸减小到纳米量级后，高分子的特性发生了很大的变化，主要表现在表面效应和体积效应两方面新功能表现为表面积激增，微粒上的官能团密度和选择性吸附能力变大，达到吸附平衡的时间大大缩短，微粒的胶体稳定性显著提高纳米高分子材料在免疫分析、药物控释载体及介入性诊疗等方面都有着广泛应用

纳米生物技术

纳米生物技术是纳米技术和生物技术相结合的产物既可以用于生物医学，也可以服务于其它社会需求例如基于生物分子组装的新功能器件分子马达，进行人体修复的纳米机器人等等分子马达

分子马达是由生物大分子构成，利用化学能进行机械做功的纳米生物器件，例如生物芯片分子马达是微型机器人的核心元件分子马达将携带药物的分子马达到达人体细胞可以进行定向定点的疾病治疗携带药物的分子马达到达人体细胞生物芯片

生物芯片技术，是将纳米技术引入生物芯片，主要包括两方面：一方面是纳米复合材料在生物芯片制备方面的应用另一方面，拓宽生物芯片的应用范围，例如作为细胞内部信号的传感器等等。纳米生物机器人

纳米技术与分子生物学的结台将开创分子仿生学新领域以分子水平上的生物学原理为参照原型，设计制造各种各样的可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”，即纳米生物机器人纳米生物机器人之“生物导弹”机器人“生物导弹”机器人在血液中或细胞间隙游走清除血管壁上沉积物，减少心血管疾病的发病率遇到癌细胞就会抓住不放并钻人细胞中释放抗癌药物杀死癌细胞纳米药物机器人在血管红细胞中穿行免疫分析是在特定的载体上以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物，并将含有分析对象的溶液与载体温育，然后通过显微技术检测自由载体量，就可以精确地对分析对象进行定量分析，对蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞进行定量分析纳米高分子微粒，尤其是具有亲水性表面的微粒，对非特异性蛋白的吸附量很小，被广泛地作为新型的标记物载体来使用在免疫分析上的应用药物控释领域的应用某些药物由于消化道的不稳定性不能口服给药，而且这些药物只有在特定部位才能发挥药效生物可降解的高分子材料微球或微囊包裹药物可实现控制释放纳米高分子材料制成的药物载体与各类药物，无论是亲水性的、疏水性的药或者是生物大分子制剂，都有良好的相容性，能够负载或包覆多种药物，并可更有效地控制药物的释放速度磁性纳米颗粒在早期检测中的应用

磁性纳米粒子被作为标记粘贴在精选的抗体分子上抗体分子被应用于正在研究中的样本磁性标记发出了容易探测出的磁场在不同部位结合的磁性粒子多少不同，便达到检测目的磁性标记物颗料在医学探测中的应用纳米科技的研