納米生物醫(yī)學技術(shù)

前言

我國的中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱將納米技術(shù)列入重大科學研究計劃四項任務之一，是因為納米科技正孕育著新的技術(shù)革命，給材料、信息、綠色制造、生物和醫(yī)學等領(lǐng)域帶來極大的發(fā)展空間，發(fā)展納米科技將對社會與經(jīng)濟，乃至科技產(chǎn)生巨大的推動作用。納米技術(shù)是在納米尺度上研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與反應機制，進行納米結(jié)構(gòu)表征與檢測，是涵蓋材料、物理、化學、生物學與醫(yī)學等多學科交叉的跨領(lǐng)域的新技術(shù)。納米生物醫(yī)學技術(shù)是納米技術(shù)在生命科學研究中的應用，是生物技術(shù)和納米技術(shù)的融合，研究納米尺度的人造結(jié)構(gòu)與細胞及分子之間的相互作用，利用納米尺度物質(zhì)所特有的物理、化學性能，開發(fā)針對疾病診斷和治療的新型功能生物材料、醫(yī)療器件以及高效和高靈敏度的檢測、診斷和治療技術(shù)，提高疾病的診治和預防、預警水平，促進人民健康。本書主編之一許海燕教授是中國醫(yī)學科學院納米醫(yī)學聯(lián)合研究中心主任，主要從事納米結(jié)構(gòu)生物材料及其在生物醫(yī)學中的應用研究，并加強與分子生物學和臨床醫(yī)學的交叉與合作，在利用納米技術(shù)發(fā)展組織修復材料及納米藥物傳遞系統(tǒng)方面取得了有意義的研究成果；王琛教授是國家納米科學中心主任，主要從事掃描隧道顯微技術(shù)的原理及應用研究，在利用掃描探針顯微技術(shù)研究核酸凝聚現(xiàn)象等納米尺度上物質(zhì)表面的物理和化學現(xiàn)象方面，取得了多項有意義的創(chuàng)新性成果。

內(nèi)容概要

本書圍繞納米技術(shù)在生物醫(yī)學中的應用展開，是生物醫(yī)學技術(shù)和納米技術(shù)有機結(jié)合。全書共9章，詳細闡述了納米技術(shù)在生物醫(yī)學若干領(lǐng)域的發(fā)展情況，包括納米科技推動生命科學的發(fā)展、納米粒子與藥物載體技術(shù)、癌癥早期建倉的納米技術(shù)與材料、以醫(yī)學應用為目標的納米器件、用于生物傳感器的納米材料和技術(shù)、基于微納加工技術(shù)的納米生物傳感器件、生命科學研究中的納米表征技術(shù)——原子力顯微術(shù)、再生醫(yī)學中的多肽分子自組裝技術(shù)、電紡絲制備納米纖維技術(shù)及其生物醫(yī)學應用研究、納米材料對健康和影響及分析評價等；內(nèi)容翔實、圖文并茂，主要適合高等院校生物醫(yī)學專業(yè)學生、研究生、研究人員等閱讀參考。

書籍目錄

第一章  納米粒子與藥物載體技術(shù)  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  脂質(zhì)體  第三節(jié)  聚合物膠束  第四節(jié)  復合功能納米粒子  第五節(jié)  二氧化硅納米粒子  第六節(jié)  綜述與展望第二章  癌癥早期檢測的納米技術(shù)與材料  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  納米技術(shù)為癌癥的及早診斷提供基礎(chǔ)  第三節(jié)  金屬納米材料與癌細胞檢測  第四節(jié)  納米晶量子點結(jié)合分子探針進行腫瘤的在體檢測  第五節(jié)  檢測惡性腫瘤的磁性納米材料與磁納米傳感器  第六節(jié)  分子影像與納米材料  第七節(jié)  基于納米傳感器的癌癥早期檢測技術(shù)  第八節(jié)  綜述與展望第三章  以醫(yī)學應用為目標的納米器件  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  納米器件制備方法  第三節(jié)  軟刻蝕技術(shù)在細胞生物學中的應用  第四節(jié)  軟刻蝕技術(shù)在生化分析中的應用  第五節(jié)  綜述第四章  用于生物傳感器的納米材料和技術(shù)  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  納米材料電化學生物傳感器  第三節(jié)  磁性納米顆粒生物傳感器  第四節(jié)  多功能納米顆粒  第五節(jié)  量子點生物傳感器  第六節(jié)  納米線生物傳感器  第七節(jié)  光纖生物傳感器  第八節(jié)  微懸臂生物傳感器  第九節(jié)  芯片型生物傳感器  第十節(jié)  壓電納米生物傳感器  第十一節(jié)  離子通道生物傳感器  第十二節(jié)  綠色熒光蛋白（GFP）變構(gòu)生物傳感器  第十三節(jié)  納米孔生物傳感器  第十四節(jié)  硅蟲晶體管  第十五節(jié)  綜述第五章  基于微納加工技術(shù)的納米生物傳感器件  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  微納加工技術(shù)介紹  第三節(jié)  微納生物傳感技術(shù)  第四節(jié)  生物芯片  第五節(jié)  其他納米生物器件  第六節(jié)  綜述第六章  生命科學研究中的納米表征技術(shù)——原子力顯微術(shù)  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  AFM的基本原理  第三節(jié)  AFM高分辨成像  第四節(jié)  AFM單分子力譜  第五節(jié)  展望第七章  再生醫(yī)學中的多肽分子自組裝技術(shù)  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  自組裝多肽  第三節(jié)  自組裝短肽在生物醫(yī)學中的應用  第四節(jié)  實驗部分第八章  電紡絲制備納米纖維技術(shù)及其生物醫(yī)學應用研究  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  天然細胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)、成分和功能概述  第三節(jié)  高壓靜電電紡絲技術(shù)  第四節(jié)  用于高壓靜電紡絲的常用生物材料  第五節(jié)  納米纖維結(jié)構(gòu)對細胞生長行為的作用  第六節(jié)  納米纖維結(jié)構(gòu)支架在組織工程中的應用研究  第七節(jié)  納米纖維支架作為藥物和生物大分子載體的研究  第八節(jié)  綜述第九章  納米材料對健康的影響及分析評價  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  納米材料生物安全性的體內(nèi)研究  第三節(jié)  納米材料生物安全性的體外研究  第四節(jié)  納米材料毒性作用的機制  第五節(jié)  納米材料毒性的消除  第六節(jié)  綜述

章節(jié)摘錄

插圖：以下對上述復合功能納米粒做逐一介紹。（一）多室納米粒子用多室納米粒子載體可以運載多種藥物，實現(xiàn)一舉多得的需求。在惡性腫瘤的臨床治療中，往往需要采用多種藥物協(xié)同作用的治療方案，因為單一的化療藥可以殺死細胞，卻不能改善腫瘤微環(huán)境，往往事倍功半，而新型復合納米粒子可以將兩種或多種藥物運載至同一微環(huán)境中發(fā)揮作用。美國麻省理工學院的研究人員在2005年的《自然》雜志上報道，他們開發(fā)了一種稱為“納米細胞”的新型復合納米粒，可以將血管生成抑制劑和化療藥物同時運載至腫瘤組織，并按照設(shè)定的順序釋放，先阻斷細胞養(yǎng)料來源，再殺死腫瘤細胞。（二）靶向控制釋放的納米粒子載體對于抗腫瘤藥物而言，藥物釋放的靶向性越強，藥效越好，毒副作用越小。許多納米粒子由于EPR效應的存在，可以被動地富集到腫瘤組織。通過在納米粒子表面連接相應的抗體或者配基，可以顯著提高其對組織和細胞的靶向性。利用納米粒子的pH敏感等特性，還可以將藥物運載至不同的細胞內(nèi)區(qū)間釋放。傳統(tǒng)的基因載體主要以病毒型載體為主，要有效地將基因運轉(zhuǎn)至核內(nèi)，載體還需要克服細胞質(zhì)膜、內(nèi)體膜以及核膜等屏障。要克服這些屏障，需要一種可以把特異性識別配基、逃逸溶酶體及顯示核定位信號等多種功能綜合到一起的給藥系統(tǒng)。日本北海道大學的科學家據(jù)此提出了“程序包裝”的概念，其基本思想是：首先建立一個克服所有屏障的程序；然后構(gòu)建功能性裝置并進行合理的三維布局；最后研制能夠?qū)⑺醒b置集合在一個納米結(jié)構(gòu)上的技術(shù)。已經(jīng)有研究人員構(gòu)建出了一種包膜型多功能納米載體裝置（MEND）。

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