納米生物技術第1頁/共19頁目錄1納米生物技術概述2納米生物技術應用狀況3納米生物技術研究展望4納米生物技術安全審視第2頁/共19頁一、納米生物技術概述①納米：是一種幾何尺寸的量度單位，長度僅為10-9m，略等于4～5個原子排列起來的長度。②納米技術：是指在0.1-100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。納米技術納米電子學納米化學納米生物學納米物理學納米計量學納米加工學納米碳管第3頁/共19頁一、納米生物技術概述

納米生物技術是納米技術和生物技術交叉所形成的一門新技術。研究領域包括：(1)納米材料在生命科學中的應用，包括納米無機生物材料、納米生物高分子材料和納米復合生物材料；(2)應用納米技術在納米尺寸對生物分子進行觀測，操縱生物分子，制作納米生物器件。第4頁/共19頁二、納米生物技術應用狀況①生物芯片主要包括2方面：(1)納米復合材料在生物芯片制備方面的應用，增強核酸、蛋白質與片基間靜態與動態粘附力，促進小型化、高分辨率與多功能化；(2)拓寬生物芯片應用范圍，如植物藥有效成分的高通量篩選，癌癥等疾病的臨床診斷，作為細胞內部信號傳感器。優點：集成，并行，快速檢測分類：細胞芯片、蛋白質芯片（生物分子芯片）、基因芯片（DNA芯片）第5頁/共19頁二、納米生物技術應用狀況②納米探針可直接對生物分子在其生命環境中進行檢測，以獲得更真實更詳盡的信息。

納米探針可探測多種細胞化學物質，監控活細胞蛋白質和其他生物化學物質；還可用于篩選微量藥物，最終實現評定單個細胞的健康狀況。第6頁/共19頁二、納米生物技術應用狀況③生物熒光標記通過發光量子點與細胞表面或內部蛋白特性結合，可觀察細胞工作狀態并用于藥物設計與治療。中科院大連物化所研制出一系列硅膠基質摻雜型納米稀土熒光生物標記材料，表面帶活性氨基的摻雜型納米稀土熒光生物標記材料和氧化鋯基質的摻雜型納米稀土熒光生物標記材料。這些生物熒光標記材料在熒光強度、光穩定性、生物親和性、生物標記方法及時間分辨熒光測定靈敏度等方面都表現出良好性能。納米顆粒在血管中第7頁/共19頁二、納米生物技術應用狀況④分子馬達分子馬達是由生物大分子構成并利用化學能進行機械做功的納米生物器件。是微型機器人的核心元件，在分子上連接特異分子可實現多種功能。美國康納爾大學以ATP酶為分子馬達，研制出可進入人體細胞的納米機電設備——“納米直升機”。第8頁/共19頁二、納米生物技術應用狀況⑤分子納米篩通過電壓門控的分子納米篩可控制物質在納米孔的流通，由于納米孔能快速區分少量DNA分子，因此該方法可望成為快速、低成本、高通量的基因測序方法。第9頁/共19頁二、納米生物技術應用狀況

納米生物技術舉例——金納米顆粒：

許多癌細胞的表面都覆蓋著表皮生長因子受體EFGR，為癌癥提供治療新靶點,而健康細胞則不會明顯地顯示出這種蛋白質。El-Sayed等將金納米顆粒與抗-EFGR結合,用于選擇性標記癌細胞,在暗場光學顯微鏡下可以實現癌細胞的成像。第10頁/共19頁二、納米生物技術應用狀況第11頁/共19頁納米生物技術在醫學上的應用：①藥物載體——目前是納米生物技術的重要研究領域，主要應用于抗腫瘤等藥物的靶向或局部給藥制劑。納米藥物載體以納米顆粒作為藥物的攜帶體，將藥物包裹在納米顆粒之中或吸附在其表面。由于其粒徑小，能很容易地通過胃、腸黏膜和鼻腔黏膜，皮膚的角質層，不僅可以進入血液循環，甚至可以進入骨髓。可以顯著提高靶向性及藥物在患部的相對濃度。同時，由于其粒徑小，比表面大，對受體組織的黏附性大，給藥后滯留性及與組織的接觸時間、接觸面積均大為增加，從而可提高藥物的生物利用度、降低毒性、減少藥劑用量。第12頁/共19頁②納米微粒藥物輸送技術目前，有半數以上的新藥存在溶解和吸收的問題。藥物的吸收又受其溶解率的限制，因此，縮小藥物的顆粒尺度成為提高藥物利用率的可行方法。納米晶體技術可將藥物顆粒轉變成穩定的納米粒子，同時提高溶解性，以提高難溶性藥物的藥效率。第13頁/共19頁③納米基因載體基因治療是治療學的巨大進步，質粒DNA插入目的細胞后，可修復遺傳錯誤或可產生治療因子(如多肽、蛋白質、抗原等)。但與基因載體相關的免疫反應、細胞毒性與安全性等是基因治療領域亟待解決的關鍵問題。納米載體在介導基因轉移方面具有以下幾個優勢：(1)由于是非生物材料，因此無免疫原性，不會引起機體的免疫反應：(2)無遺傳毒性：(3)由于其特殊的結構及表面電荷，具有很高的基因轉移效率；(4)納米載體可保護轉導基因不受機體血漿或組織細胞中各種補體以及各種酶的破壞，有利于目的基因在轉導進入靶細胞后能更好更穩定地發揮其作用。第14頁/共19頁④疾病的檢測與臨床診斷利用納米微粒制成特殊藥物或新型抗體進行疾病的檢測或利用納米微粒進行細胞分離與細胞染色等。⑤納米結構生物材料納米結構生物材料也是當前國際上生物工程技術領域的前沿和熱點研究課題，可應用于三維組織工程用支架材料、內固定件、骨組織缺損修復材料。具有生物活性和可控降解的納米材料，可同時具有幾種特殊功效：可做為體內植入物、細胞生長的支架或藥物基因載體，具有很好的組織相容性，可通過自身的生物降解控制其在體內保存的時間和載體內藥物的釋放。第15頁/共19頁三、納米生物技術研究展望在生物科技日新月異的今天，應用納米技術研制生物材料越來越受重視。納米生物技術新領域包括組織工程、藥學工程和生物機械。當前納米生物技術主要研究方針在于能否有效掌握并控制納米材料或復合物多變性及與生物系統的互動反應。若能掌握這2項重點，那么納米技術在生物學和醫學上都將得到很大發展。納米生物技術的廣泛應用使其產生非常好的實用和經濟效益，因此，“納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發展的特點，會是一次技術革命，從而將是21世紀的又一次產業革命。”第16頁/共19頁四、納米生物技術安全審視納米生物技術的發展與應用的確可以提高我們現有的醫療水平、改善人類的生活質量。但是，納米生物技術作為一種新型的高端科學技術正處于起步階段，人類對這種技術制造出來的納米生物材料的認識也不全面。這種技術在實際中的應用，一方面給入類健康帶來諸多利益，例如可以利用新的納米醫療機器診斷和治療疾病，