納米生物學

納米生物學的產生是與SPM的發明和在生命科學中的應用分不開的。生命過程是已知的物理、化學過程中最複雜的事情。不同於宏觀生物學，納米生物學是從微觀的角度來觀察生命現象、並以對分子的操縱和改性為目標的。納米生物學發展時間不長就已經取得了可喜的成績。生物科學家在納米生物學領域提出了許多富有挑戰性的新觀念。納米生物學的加工技術可以向生物細胞學習。

生物器件的特點是像遺傳基因分子那樣具有自我複製功能。這樣一來，可以利用納米加工技術，按照分子設計的方法合成、複製成各種用途的生命零件，例如具有生物智能、運算速度更快的生物計算機；利用生物零件可以組裝具有特定功能的納米生物機器人；生物零件與無機材料或晶體材料結合可以製成具有生命功能的納米電路等。合成生物學的興起，對細胞內基因調控網路與信號傳導的人工設計與合成，導致了在體納米生物技術的發展。

我們知道人體中紅血球的重要功能之一是向身體的各個部分輸送氧分子，因為如果身體的某些部分缺氧，那部分就會感到疲勞。畫中的藍色小球稱為呼吸者，它們不僅具有比紅血球攜帶氧分子多數百倍的功能，而且本身裝有納米計算機、納米泵，可以根據需要將氧釋放，同時將無用的二氧化碳帶走。科學家一直在研究微生物的機械本領並試圖把它應用到納米機械的設計中去。例如大腸桿菌等細菌的移動靠的是一種稱為鞭毛馬達的驅動機構。微生物的鞭毛馬達雖然只有30至50納米，但它的效率卻極高。這種效率相當於只需百分之一馬力就可以使體重60公斤的人像騎摩托車一樣飛速前進。圖4_4是畫家筆下的一種納米仿生術機器人。這種稱為遊盪者的納米仿生物可以為人體傳送藥物，進行細胞修復等工作。

《納米生物學》共分7章，分別介紹了納米技術在製藥領域、生物檢測方面、中藥方面和基因轉移中的應用，以及磁性納米粒在生命科學中的應用和生物分子在納米組裝方面的應用的內容。《納米生物學》重點介紹納米技術在生命科學中的應用，針對生物或生命科學專業學生的學習背景，避開過多的物理概念與傳統生物學範疇的內容，展開了該領域新興的技術與理念。

第1章緒論1

11納米技術發展歷程1

12掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡1

121掃描隧道顯微鏡1

122原子力顯微鏡2

13納米技術領域國內外早期部署及發展趨勢3

14本書中幾個詞語的涵蓋範疇7

第2章生命系統中的納米分子、納米結構、納米組件及納米組裝9

21從納米體系觀點認識生物分子及細胞結構9

211從納米觀點認識蛋白質分子以及蛋白質組裝10

212從納米觀點認識核酸、脂、多糖分子14

213生命體系納米組裝的一些思路15

22生物納米結構在納米技術中的應用16

221環肽組裝納米管16

222ATP合成酶用作旋轉馬達17

23基於DNA的一些納米技術應用18

231DNA分子組裝18

232以DNA為模板的分子組裝23

24生物技術在納米技術中的應用26

241磁性納米粒的製備26

242活的半導體27

243DNA電子線路27

25納米技術在生命體系中的應用27

251納米管除菌27

252細菌的移動和固定27

253探測單個活細胞的納米感測器27

254智能葯庫28

255人工紅細胞28

256分子的納米操縱29

26生物納米複合材料29

261骨29

262生物礦化30

27仿生納米材料33

271無機生物材料的仿生合成過程33

272仿生複合生物材料——形態、組成仿生33

28納米材料的安全性34

第3章納米載葯系統35

31概述35

311藥物體內過程35

312多肽蛋白類藥物特點38

32納米製劑的優勢與發展狀況38

321納米藥物的優勢38

322納米藥物發展狀況39

33藥物控制釋放機制41

331緩釋控釋包衣41

332骨架型緩釋控釋系統42

333微球、微囊型控釋系統43

334控釋微乳45

335脂質體控釋系統45

34納米藥物的吸收、清除及循環47

341納米藥物的吸收47

342納米藥物控釋系統的清除及克服49

35納米藥物載體材料54

351納米藥物控釋系統對載體的要求54

352常用納米藥物載體材料54

36納米藥物控釋系統類型60

361聚合物納米載葯系統60

362脂質納米載葯系統67

363微乳載葯系統88

364固體分散體和分子包合物93

365納米懸液96

第4章納米技術在現代中藥中的應用97

41中藥發展的機遇和挑戰97

411中藥的發展機遇97

412挑戰97

42納米技術對中藥發展的意義98

421增加藥物溶解度，提高生物利用度，減少用藥，節約中藥資源98

422實現緩、控釋和靶向定位給葯，降低毒、副作用99

423增強中藥原有療效，甚至呈現新的療效99

424改變中藥傳統的給葯途徑和劑型99

425改善液體藥物的性能，提高其穩定性100

第5章磁性微粒在生物醫學領域中的應用101

51磁導向給葯系統102

511磁導向給葯系統中的磁性材料102

512磁導向給葯系統的修飾102

513磁性靶向納米載葯系統在腫瘤治療中的應用研究105

514磁性靶向納米載葯系統在其他疾病治療中的應用108

515磁性靶向納米載葯系統的優勢與局限108

516磁場方面的考慮108

52磁性納米粒在磁共振成像中的應用109

521磁共振成像原理簡介109

522常見超順磁性氧化鐵納米粒對比劑產品110

523超順磁性氧化鐵納米粒的天然靶向111

524超順磁性氧化鐵的毒副作用111

525超順磁性氧化鐵對比劑的增強原理111

526超順磁性氧化鐵在磁共振成像中的臨床與非臨床應用111

53磁性微粒應用於生物活性物質的分離檢測114

531用於分離的磁性微球的組成及結構115

532功能化磁性微球用於細胞分離115

533蛋白質分離、純化及檢測117

534核酸分離、檢測、分析118

54磁性微球在酶的固定化中的應用121

第6章納米生物感測原理及應用123

61生物感測原理與器件123

611生物感測原理簡介123

612生物感測器基本構成124

613生物感測器分類125

614生物感測器特點127

615生物感測器中的信號轉換器(換能器)127

616分子識別組分固定化方法131

62納米生物感測技術132

621加速電子傳遞132

622催化反應133

623固定生物分子134

624標記生物分子135

625反應控制開關136

626作為反應物137

63納米生物探針137

631分子信標137

632納米金147

633量子點159

第7章納米技術在基因轉移操作中的應用177

71常見的基因轉移方法178

711物理方法178

712化學方法179

713生物方法180

72基因載體系統180

73納米材料在基因轉移中的應用181

731納米基因載體概述182

732基於高分子材料的納米基因載體183

733無機納米基因載體188

734納米脂質體189

735納米基因載體的靶向轉移和基因的可控釋放190

736納米基因載體的優點和缺點191

74納米技術在基因轉移操作中的應用前景191

參考文獻192