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纳米生物技术学范文1
1.纳米材料的特性
当一种物质被不断切割至一定程度，其粒子小至纳米量级，即为纳米材料。科学家发现纳米材料有许多鲜为人知的性质，比如体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限效应等。而出现许多特性：光学性质、催化性质、化学反应性质、硬度高、可塑性强、高比热和热膨胀、高导电率和扩散性、高磁化率和高矫顽力等。正由于纳米材料具有诸如上述的性质，为生物医学、药学等许多领域带来新的生机。
2.纳米技术在生物医学中的应用
2.1生物兼容性物质的开发
在生物医学中应用纳米技术，可以使得材料生物的相容性得到最大限度的提升，同时还能够降低生物的毒性、增强生物的传导性从而使得材料生物可以最大限度的满足生物组织的需求，达到生物组织规定的标准。纳米技术应用到生物医学中，衍生出各种纳米材料，如纳米无机金属生物材料，这种材料不具有毒副作用，其与人体的组织具有相容性，有利于人体相关组织的生长。同时纳米具有较强的生物活性，能够对人体的血液进行有效的净化处理，将人体中的有毒物质排出人体的体外，从而使得人体的抵抗力得到进一步的提升，降低人体患病的可能性。
另外，相关的生物医学研究学者利用纳米技术已经研制出一种新型的骨骼亚结构纳米材料，这种材料在实际的临床应用中应用较为广泛，现如今已经成功的取代了原有的合金材料，并且其他成功研制的纳米材料也在临床中得到了应用，可以说，在生物医学领域中，纳米技术无处不在。
2.2 DNA纳米技术
DNA纳米技术主要是依据DNA的理化性质来实现对纳米技术的合理设计和应用，这种DNA纳米技术在实际的应用中，主要是用来实现对分子的组装，在对DNA进行复制的过程中，也能够应用这种技术实现对碱基各种特性的体现，同时也能够使得遗传信息的多样性得到最大限度的体现，在纳米技术进行设计的过程中，所遵循的原理也包括这几方面的特性和内容。
3.纳米技术在药学领域中的应用
3.1纳米控释系统改善药动学性质
将药物制成纳米制剂后，不但达到缓控释效果，而且改变其药物动力学的特性。比如有人以环抱素A为模型药物，以硬脂酸制备了纳米球以市售CYA微乳型口服液为对照，测得口服CYA-SA-NP在大鼠体内相对利用度接近80%，达峰时间推迟，具有明显效果。还有人以链脉霉素糖尿病大鼠为模型，皮下注射胰岛素纳米囊实验，其结果降糖作用持续3天，且在药物吸收相具有明显的量效关系。本品3天一次与一天3次的常规胰岛素疗效相当。
3.2纳米释药系统增强药物靶向性
纳米材料生物相容性好，采用可生物降解的高分子材料作药物载体制成纳米释药系统，可增强抗肿瘤药物靶向性，就相关的阿霉素免疫磁性毫微粒的体内磁靶向定位研究可以了解到，AIMN具有超顺磁特性，在给药部位近端和远端磁区均能产生放射性富集，富集强度为给药量的60%-65%，同时其在脏器的分布显著减少，从而证实了AIMN具有较强的磁靶向定位功能，为靶向治疗肿瘤奠定了结实的基础。
3.3纳米技术在药理学研究上的应用
在药理学研究上，人们可以利用尖端直径小到可以插入活细胞内而又不严重干扰细胞正常生理过程的超微化传感器或纳米传感器用以获得活细胞内大量的动态信息，反映出机体的功能状态并深化对生理及病理过程的理解，为药理学研究提供精确的细胞水平模型。
4.展望
纳米技术属于一种新型的学科技术，在未来的社会发展中，这种技术将会对生物医学以及药学领域带来更为积极的影响，在未来的社会中，这种技术的应用会使得生物医药与药学领域之间的联系性得到进一步的加强，就这方面来说，这项技术在生物医学以及药学领域中的应用主要包括以下几个方面：
（1）在未来的生物医学以及药学领域中，对于分子的研究会更加的深入，而其对于分子的要求也会进一步的提升，而纳米技术的应用就会进一步的提高分子之间相互的作用效果，从而实现对分子的有效组装，而且其在未来的社会发展中，主要的应用方向会是细胞器结构细节以及自身装配机理上等方面。
（2）随着纳米技术的深入发展，这种技术在应用于生物医学以及药学领域中后，会使得诊断以及检测技术的水平更上一层楼，同时这种技术的应用也会在微观上以及微量上实现有效的应用，并且在未来的发展中，这种技术也会逐渐向着功能性以及智能化的方向发展，以实现生物医学以及药学领域各项技术功能水平的提升，还会使得生物医学以及药学领域在管理上实现智能化和数字化，从而对生物医学以及药学领域的发展形成有效的推动作用。
（3）纳米技术在未来的生物医学中以及药学领域中会实现靶向性的转变，纳米技术会将药物的作用进行有效的转向处理，在一定程度上可以将药物的药效得到最大限度的提升，同时也能够对药物的成本进行有效的降低，从而推动生物医学以及药学的发展。
纳米生物技术学范文2
油田在发展过程中会遇到新的问题，技术人员依靠各个领域的创新精神，不断致力于提高技术的使用，解决了技术问题。总体上，我国面临的主要问题目前是在勘探高水分含量和低渗透油田开发，西部沙漠的超深层油气勘探，滩海油田建设，重型，超稠油热采改善等等。在具体的生产经营，需要技术人员解决的主要问题有以下几点：
（1）在提高油田的生产效率的同时，要节约生产成本，不断提高原油的才有率。
（2）对于一些复杂地质环境中进行水平井和复杂结构井的研究仍需要不断地进行研究。
（3）继续完善对深部的调剂技术。
（4）提高低渗透油田的产量以及不断完善完井质量。
（5）降低对地面集输系统的成本。
（6）开发和使用采油基础应用的有关软件。
（7）加大对弱冻胶调驱技术的研究。
2我国采油工程技术发展趋势
随着科学技术的广泛应用，信息，生物，纳米技术等高新技术在日常生活中的快速发展，将为整个石油行业的快速发展创造一个全新的高新技术，其发展方向如下：
2.1生物工程技术。生物技术产业涉及医药，食品，环保，能源等领域。据估计，生物技术产业的市场容量大约是10倍，如果21世纪是信息产业市场，未来十年将是生物技术产业的时代。随着老油田，油田废水处理的含水上升的越来越多的问题，要积极探索生物污水处理技术，为油田废水处理技术的新保证。可以预料，随着生物技术的进一步发展，生物工程技术将在强化油采收方面发挥显著积极作用。
2.2信息技术。在传统行业中，石油行业是首先使用计算机的应用程序的，在IT行业中具有最高的依赖。在计算机的早期发展中，在石油勘探数据处理和解释生产工程是与计算机连接在一起的，成为了信息时代的主要用户。目前，信息技术在生产工程的应用和发展是一个多结构域，多层次的，它包含了一些关键技术，如：盆地模拟，地震成像，油藏模拟，虚拟实现技术，过程模拟，实现优化等等技术。
2.3纳米技术。由于小尺寸效应，量子尺寸效应和宏观量子隧道效应的纳米颗粒，等等，使得它们的磁，光，电，和常规的材料的敏感区域表现出不同的特性，在有磁性材料，电子材料，光学材料，高密度烧结材料，催化，传感和增韧陶瓷等方面有广阔的应用前景。同时，纳米生物技术是一个涵盖生物，化学和物理超越集成技术领域，可以学习这一技术以帮助清理石油管道和地下堵塞以及防沙固沙处理，甚至清除原油的形成流动路径，以提高地层流体的能力。
2.4特殊岩性的采油技术。随着油田勘探开发的深入，也呈现多样化的趋势，特殊岩性的采油也应该得到发展，以满足实践的需要。近年来，越来越多的泥岩裂缝、火成岩等特殊岩性油藏被发现，在该类油藏的采油技术上要发展防膨压井液、深穿透射孔等技术，再根据测试取得的资料对地层进行相应的处理后进行开发。
3结语
纳米生物技术学范文3
关键词 中国热带农业科学院 ；热带作物 ；科研 ；优势领域
科技文献在国际权威检索系统中收录情况是各研究机构学术地位综合体现，目前，SCI-EXPANDED、EI数据库被公认为世界范围最权威科学技术文献索引工具，本文以SCI-EXPANDED与EI数据库为依据，进行2015年SCI-EXPANDED与EI数据库收录中国热带农业科学院主要热带作物相关文献检索分析，研究分析2015年中国热带农业科学院主要热带作物科研发展优势领域及存在问题，为中国热带农业科学院今后科研发展战略规划制定提供参考依据。
2015年中国热带农业科学院在橡胶、木薯、香蕉3个主要热带作物方面进行较多研究，在国内外研究中具有一定优势，但椰子、咖啡、胡椒、油棕、芒果、荔枝、龙眼、香草兰、菠萝等研究较少，在国内外相关研究中未具优势。
橡胶研究优势领域集中在植物科学、遗传、聚合物科学、林学、生物化学分子生物学、生物技术应用微生物学、化学、园艺，但在国内外已进行的新型改性天然橡胶与壳聚糖纳米纤维制备及性能、农用工业废渣天然橡胶填料、天然橡胶接枝苯乙烯、纳米氧化镁固化剂制备天然橡胶纳米复合材料、天然胶乳硫化胶氨和戊二醛含量、橡胶多胚苗遗传衍生、橡胶粒子蛋白同源物对天然橡胶生物合成影响、基因测序进行高密度集成橡胶树遗传连锁图谱等研究领域均未见相关报道。
木薯研究优势领域集中在植物科学、农学，但在食品科学技术、聚合物科学、化学、环境科学、生物技术应用微生物学、能源燃料等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行木薯发酵、木薯淀粉颗粒性能、木薯淀粉抗氧化剂和增塑剂、木薯花叶病分子流行病学、木薯褐条斑病、微卫星标记木薯基因组序列、木薯茎生物量、木薯生物能源潜力评价、木薯淀粉接枝共聚物、木薯干废料燃料、木薯胚性愈伤组织等研究领域均未见相关报道。
香蕉研究优势领域集中在植物科学、农学，但在食品科学技术、化学、环境科学、生物技术应用微生物学等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行香蕉花序提取物抗氧化活性评价、干燥香蕉片特性及理化性质、香蕉改性淀粉体外消化率、转基因香蕉生产及转化、香蕉条斑病、香蕉象甲、1-MCP和乙烯组合处理香蕉果实、香蕉货架寿命、一氧化氮延缓香蕉果实叶绿素降解、香蕉根结线虫等研究领域均未见相关报道。
芒果仅进行芒果理化性状、抗氧化能力和矿物质含量评价、芒果转录组测序标记发展研究，在食品科学技术、化学、营养饮食、生物技术应用微生物学、生物化学与分子生物学等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行芒果皮果胶特性、鲜切芒果品质、芒果苷与芒果羽扇豆醇、芒果腐病、芒果细菌性溃疡病、缓解芒果果实冷害、芒果果实采后炭疽病生物防治等研究领域均未见相关报道。
菠萝研究优势领域集中在植物科学、农学，但在食品科学技术、化学、医药学、聚合物科学、材料科学等国内外研究较多学科上研究较少，在国内外已进行菠萝酶法脱胶、菠萝生物乙醇废料、菠萝叶纤维及其复合材料、菠萝黑腐病、菠萝体外培养生根与驯化、菠萝叶提取苯丙素苷、菠萝提取物中香豆酸与咖啡酸吸收机制等研究领域均未见相关报道。
香草兰仅在微生物学、生物技术应用微生物学、化学进行香气分析、抗氧化活性、芽孢杆菌、土壤微生物研究，在植物科学、食品科学技术、园艺等国外研究较多学科均未进行相关研究，在国外已进行香草根腐病与枯萎病、香草兰植株体细胞、胚性愈伤组织生化特性、香草冰淇淋、采后生理特性、内生真菌、香草兰经济、离体保存等研究领域均未见相关报道。
荔枝仅在食品科学技术、化学进行采后荔枝酶促褐变和抗氧化活性、荔枝蝽若虫]发性成分研究，在植物科学、生物化学分子生物学、生物技术应用微生物学、环境科学等国内外研究较多学科均未进行相关研究，在国内外已进行荔枝细胞提取物、荔枝果皮褐变防治、荔枝种子淀粉、荔枝荧光碳纳米、荔枝汁、发病预测、生物活性、果皮磁性吸附、检测荔枝果皮花色素苷含量、荔枝酚类物质、果实脱落候选基因鉴定、果实产量与质量和耐贮性等研究领域均未见相关报道。
胡椒仅在植物科学、化学、生物化学与分子生物学进行研究，在食品科学、医学、生物技术应用微生物学等国外研究较多学科上均未进行相关研究，在国外已进行胡椒精油、胡椒碱衍生物、胡椒提取物、胡椒生物碱类成分和抗炎活性、胡椒油树脂、治疗阿尔茨海默病、胡椒乙醇提取物与埃及伊蚊幼虫、黑胡椒治疗气道疾病、黑胡椒胡椒碱抑制T淋巴细胞增殖、胡椒物种比较研究、黑胡椒接种病原菌和腐败菌消毒处理等研究领域均未见相关报道。
油棕仅在农业、生物化学与分子生物学、植物科学进行研究，在能源燃料、环境科学、食品科学技术、化学、材料科学、生物技术应用微生物学等国内外研究较多学科上均未进行相关研究，在国内外已进行棕榈油生物酶水解、棕榈油酯交换反应、油棕榈空果串纤维性能、生物多样性影响、棕榈生物质炼制、可持续发展、棕榈油生产垃圾、棕榈油乳液膜、分子防御反应、种质遗传多样性、生物合成途径基因分析、防御基因、种植园气候、土壤碳平衡、复合材料、固体废弃物、生物柴油、废水等研究领域均未见相关报道。
椰子仅在椰子果皮干燥特性和热要求领域研究，在植物科学、农学、生物技术应用微生物学、能源燃料、环境科学、材料学、聚合物科学等国内外研究较多学科上均未进行相关研究，在国内外已进行椰子水饮料、椰子油、新鲜椰子杀菌、罐装椰乳、椰奶热处理、天然椰子粉、椰子糖、椰子厂废水、椰子树农药残留、椰子组织培养及相关生物技术、椰园杂草、椰子生物柴油燃料、椰壳活性炭、寄生椰心叶甲RNA序列分析、椰壳活性炭系离子液体、椰子胚乳、氢化椰子油等研究领域均未见相关报道。
纳米生物技术学范文4
由于篇幅限制，本文下面着重介绍聚合物纳米药物。迄今为止，用于纳米药物输送的载体主要是聚合物［12］。因为聚合物主要有以下优点：分子量大，由于EPR效应，作为载体能使药物在病灶部位停留较长时间，延长疗效。可通过调节聚合物物理化学性能和自身降解而达到缓释或控释药物的目的。易功能化，可把一些具有靶向作用或控释功能的组分键合在聚合物粒子表面。可调控的生物降解性，避免药物释放后聚合物载体材料在人体器官聚积，产生毒副作用。（1）聚合物键合药物。聚合物键合药物又称为聚合物前药，它们的生物活性取决于键合的小分子药物是否能够在病变区被及时释放出来。传统的小分子化疗药物在给药过程中遇到许多问题，如在水中溶解性和稳定性较差、体内迅速清除、毒副作用大等。聚合物键合药物采用化学桥联稳定药物分子，将小分子药物以可降解的化学键键合到聚合物骨架上，可以有效避免纳米颗粒在体内循环过程中不必要的药物泄露，而通过不同的化学键的选择，特别是那些对病变局部环境敏感的化学键，比如pH和酶敏感化学键，可以实现在肿瘤组织或肿瘤细胞内的可控释放，这使得其相对于通过物理相互作用包载型的纳米药物更加具有优势。常见的聚合物骨架包括聚乙二醇（PEG）、聚谷氨酸（PGA）、聚N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺（HPMA）。Duncan等研发了一系列HPMA抗肿瘤键合药物，目前正在进行临床I、II期研究。化疗药物是以Gly-Phe-Leu-Gly键合到聚合物骨架上。通过细胞内溶酶体的酶解作用，键合的抗肿瘤药物可以被有效地释放出来，达到了细胞内给药的要求［13］。再比如将galactose键合到聚合物骨架上可以有效地增加这些纳米药物的肝靶向性［14］。（2）聚合物-蛋白质结合体：聚乙二醇和多糖经常用于制备蛋白质高分子共价结合体。获FDA批准可在临床上使用的聚合物-蛋白质结合体大多数是由聚乙二醇制备的（PEGylation）。PEGylation可增加蛋白质的水溶性和稳定性，又可降低其相应的免疫原和抗原性，从而延长药物在体内的循环半衰期［15，16］。如罗氏公司生产的PEGasys（PeginterferonAlfa-2a）可以使干扰素在血清中的半衰期提高50-70倍［17］。高分子蛋白质结合体的制备方法有：带有功能基团的高分子链与蛋白质活性部位直接连接；将与蛋白质具有特异结合作用的分子首先与高分子以共价键结合，而后实现高分子与蛋白质的特异性结合。目前关注的热点之一是对于具有治疗作用的蛋白质和催化功能的酶等生物特异性蛋白质，与高分子结合后如何保持其生物功能的问题。（3）RNA纳米颗粒：在药物开发史上，化学药物和蛋白质药物已出现，RNA药物或以RNA为目标的药物将是药物开发的第三个里程碑。RNA是由腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）构成的一种核糖核酸高分子.与Watson-Crick的DNA碱基配对（A-T，G-C）的双螺旋链的结构不同，RNA的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用。通过底端向上的“自组装”技术，包括模板法和非模板法，RNA分子可以构建种类繁多的和具有生物功能的纳米结构。RNA纳米治疗剂的独特之处在于，其支架、配体和治疗剂都是由RNA组成，由于其均匀的纳米级尺寸、良好的生物相容性、低毒性和目标特异性，使其有利于在活的机体内应用而不会在正常器官内积累［18］，为癌症的治疗提供了参考意见。郭培宣等人于1986年构建phi29DNA组装马达，是至今所能构建最强大的生物马达。1987年郭等人［19，20］报道了phi29噬菌体中由pRNA（packagingribonucleicacid，简称pRNA）驱动的纳米马达。该纳米马达的功能是包裹DNA并将DNA运送到病毒衣壳中，ATP为这种RNA马达提供能量。随后，郭的研究团队证明pRNA分子可以经过改造构建成二聚体、三聚体和六聚体的纳米颗粒，从而开创了RNA纳米技术［21，22］。利用此技术，该团队研发了一系列多功能RNA纳米治疗剂，可用于靶向治疗肿瘤，且不会损伤正常组织。例如［23-26］，利用重新改变结构的RN段携带多达4个治疗和诊断模块构建出了超稳定的X形RNA纳米颗粒。这些RNA纳米颗粒可纳入沉默基因的小干扰RNA，调控基因表达的micro-RNA，靶向癌细胞的核酸适体，或是能够催化化学反应的核酶［27］。（4）固体聚合物纳米粒子。其制备方法包括单体聚合成聚合物纳米粒子和聚合物后分散自组装形成固体纳米粒子。常见聚合物载体有聚氰基丙烯酸烷酯、聚乳酸、聚（乳酸-乙醇酸），以及天然大分子如壳聚糖和白蛋白等。药物通过物理吸附或化学键合方法引入载体。Abraxane是第一个获FDA批准的聚合纳米粒子药物，用于乳腺癌、肺癌和胰腺癌的治疗，由白蛋白纳米粒子和键合的paclitaxel组成，尺寸约130nm［28］。聚合纳米粒子作为药物载体除需具备生物相容性和生物降解性之外，单分散性要好。将纳米粒子表面接枝PEG可有效增强分散性和在体内的循环稳定性。此外，研发多功能纳米粒子以便提高靶向性也是当今研究的一个热点。（5）聚合物纳米胶束。常见小分子表面活性剂形成的胶束稳定性较差，不适于药物运输。而聚合物纳米胶束，具有载药量高、载药范围广、稳定性好，体内滞留时间长等优点［29，30］。常用于难溶性药物、大分子药物及基因治疗药物的载体，还可实现靶向给药，具有广泛的应用前景。聚合物纳米胶束通常是由具有亲水部分和疏水部分的两亲嵌段共聚物在水中自组装形成的纳米级大小的核-壳型胶束，尺寸大约20-100nm。其中亲水部分多由PEG组成，疏水部分多由聚乳酸、聚环氧丙烷、聚氨基酸组成。目前至少有6种聚合物纳米胶束抗肿瘤药物进行临床研究。纳米药物是具有巨大发展前景的新型药物，其在医药领域的发展必将引起疾病诊断和治疗的革命。目前，纳米医药技术的基础理论及纳米药物的制备工艺等还很不完善。基础理论方面，人们对纳米药物在体内的行为，包括组织分布、药代动力学和药效，以及它们与载体的化学结构和物理性能之间的相互关系，都缺乏深入和系统的研究；从制备工艺来讲，制备工艺要求操作方便、成本低、易于工业化放大生产，产品性能要稳定。因此，纳米技术在医药领域中的研究还需做大量的工作。其未来发展方向是增强载药量、提高靶向作用及控释能力、降低超敏反应［31］。
2纳米生物医用材料
纳米生物医用材料是纳米材料与生物医用材料的交叉，在人类康复工程中发挥重要作用。纳米生物医用材料将解决临床对伤口敷料、人造皮肤、人造血管和组织工程支架、高性能组织修复、器官替换的迫切需求［32-34］，而且已显示出巨大的潜在应用价值。材料支架在组织工程中起着重要作用［35］。模仿天然的细胞外基质结构而制成的纳米纤维生物可降解材料已开始应用于组织工程的修复和再生。由于软骨再生能力有限，软骨组织工程领域的发展具有重要意义，特别是在治疗老龄化社会日益流行的大关节骨关节炎方面［36］。嵇伟平等采用塑性变形和化学处理方法在Ti6A14V合金上制得一种新型多孔纳米晶体，通过体外实验研究了成骨细胞在纳米Ti6A14V合金表面的黏附情况。结果表明，与普通钛合金相比，纳米表面钛合金早期就能使成骨细胞伪足伸展良好，促进成骨细胞紧密贴壁和早期融合，与细胞黏附相关的Integrinβ1的表达也高于普通钛合金，为将纳米技术应用到人工关节等植入器械领域提供了新的方向［37］。还可以将纳米骨材料［38］植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。目前医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合骨充填材料已投入市场，对骨缺损的恢复具有较好的作用。纳米技术与生物医学的结合，为医学界提供了全新的思路，在医学领域的应用已取得一定成果。但目前大多数研究还处于动物实验阶段，仍需大量临床试验予以证实，纳米材料应用的生物安全性也有待进一步提高。这就要求生物医学研究者与纳米材料的研究人员合作需进一步加强，制造出更先进的生物医用纳米材料。
3纳米诊断学
纳米诊断学是纳米生物技术在分子诊断中的应用，对于发展个性化治疗具有重要意义。目前纳米生物技术在临床诊断方面的研究主要集中在纳米生物传感器［39，40］和成像技术［41，42］、使用制造纳米机器人在细胞水平上进行维修，生物标志物的提取及测定等［43，44］领域，以疾病的早期诊断和提高疗效为目标。
3.1体外生物分子检测
超灵敏的生物分子检测方法可以服务于临床诊断［45，46］。由于待测分子含量很少，因此，对方法的检测灵敏度有很高要求。纳米材料特有的性质可以极大地提高分子检测的灵敏度和简便性［47，48］，人们研究了各种各样的超微量生物分子检测的信号放大方法［49，50］。丁良等［51］利用纳米晶体中阳离子交换反应释放的阳离子来诱导荧光染料，用于痕量生物分子的检测，取得良好效果。实验表明基于ZnS纳米簇的阳离子交换放大器的检测性能优于酶联免疫吸附测定法（ELISA），检测限低1000倍。标志着利用便携式床旁检测设备检测生物标记物成为可能。
3.2体内诊断
3.2.1注射PEG-Glu-GNPs后肿瘤的轮廓很容易与周围组织区别开来，这种复杂的探针可以实现体内疾病的早期诊断，大大有助于癌症或癌转移的早期发现［52］。另外开发体内神经递质参与脑化学的监测是一项具有挑战性的工作，有助于进一步理解生物分子在病理和生理上的作用。Liu等［53］报道了一种新型的封装有金纳米颗粒的玻璃毛细管来感应大脑多巴胺，结果表明，全氟磺酸改进Au/GCNE可成功用于监测麻醉大鼠纹状体的多巴胺。Kempen等用光学显微镜和扫描电镜定位、观察金纳米粒子聚集的脑肿瘤模型，发现纳米颗粒仅在含有脑肿瘤细胞的区域内聚集，在正常脑组织周围没有发现［54］。3.2.2量子点（半导体纳米晶体）量子点是以CdSe为核、CdS或ZnS为壳的核-壳型纳米体，具有优良的光谱性能。水溶性的量子点在生物化学等研究领域显示了极其广阔的应用前景。它的细胞毒性低，可用于活细胞及体内非同位素标记的生物分子的超灵敏检测。李朝辉等［55］利用反相微乳液技术，以CdTe量子点为核，SiO2为壳，一步制备了表面带有氨基和磷酸基团的核壳型量子点荧光纳米颗粒.该颗粒水溶性好，大小均匀，有效改善了CdTe量子点的不稳定性，成功实现了对肝实质细胞的识别。由于量子点技术有其独特的标记特点，它必将成为今后生物分子检测的尖端技术，为DNA检测（DNA芯片）、蛋白质检测（蛋白质芯片）和探索蛋白质-蛋白质之间（抗原-抗体、配体-受体、酶-底物）反应原理提供更先进的方法。同时也将极大推动生物显像技术和生物制药技术的迅猛发展，给疾病的诊断和治疗带来巨大进步。3.2.3纳米磁性颗粒较大尺度的磁性纳米颗粒呈现铁磁性，在交变磁场的作用下可通过磁滞现象产热，用于癌症的靶向热疗［56］。而粒径小于20nm的磁性纳米颗粒通常显现出超顺磁性，可被广泛应用于临床诊断领域。目前在临床诊断方面较为成熟、发展较快的应用主要包括：磁共振成像、生物分离、细胞筛选等。（1）磁共振成像（MRI）作为一项新的医学影像诊断技术，近年来发展十分迅速，所提供的特有信息对诊断疾病具有很大的潜在优越性。利用超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒在生物体组织内的特异性分布，有助于提高该部位肿瘤与正常组织的MRI对比度，因而作为造影增强剂被应用于MRI，进行肿瘤及其他疾病的诊断［57］。（2）生物分离。因磁性纳米颗粒具有易操控性、比表面积大等优点，使功能化的磁性纳米颗粒的应用具有很大的吸引力［58］。当前磁分离的研究涉及生物领域的多个方面，如血液中金属离子的去除，蛋白质、核酸等的富集、固定化酶的回收与重复等［59］。Yan课题组［60］利用磁性氧化铁粒子作为载体固定蛋白酶A，并利用其能够与乙肝病毒表面抗原抗体发生特异性结合的性质，达到测定乙肝病毒的目的。（3）细胞筛选。当组织或血液中仅有微量癌细胞的时候，通过特定的技术就可以精确地检测到，从而实现对疾病的早期诊断和治疗，必将为病人获得宝贵的治疗时间，提高治愈率。所以细胞筛选具有重要的意义。免疫磁珠细胞筛选法可在几分钟内从复杂的细胞混合物中分离出很高纯度的细胞。Mousavi等［61］等开发了一种新型的与金纳米条结合的微流控芯片，利用高效免疫磁珠法捕捉人血中极少量的细胞，可以达到简单而有效的检测高纯度目标细胞的目的。可以预见，在未来，更加精确的细胞筛选技术将是一个非常热门的研究方向［62］。虽然功能化的磁性纳米材料已经有了广泛的应用，但如何设计更简单的制备过程和更新颖的功能化方式以使材料本身具有更好的分散性和使用寿命，仍是研究者们探索的方向.3.2.4纳米生物传感器在癌症研究领域，利用纳米技术制成的传感器可望使各种癌症的早期诊断成为现实［63］。纳米传感器灵敏度很高，在进行血液检测时，当传感器中预置的某种癌细胞抗体遇到相应的抗原时，传感器中的电流会发生变化，通过这种电流变化可以判断血液中癌细胞的种类和浓度。目前越来越多的风险投资正在涌入这一领域，但这一技术在实用中还有一些技术难题需要解决。今后可能会有多种纳米传感器集成在一起被置入人体，以用来早期检测各种疾病。3.2.5生物芯片生物芯片是基因生物学与纳米技术相结合的产物，它不同于半导体芯片，它是在很小的几何尺度的表面积上，装配一种或集成多种生物活性分子，仅用微量生理或生物采样，即可同时检测和研究不同的生物细胞、生物分子和DNA的特性，以及它们之间的相互作用，获得生命微观活动的规律。具有集成、并行和快速检测的优点，生物芯片技术已经成为21世纪生物医学工程的前沿科技。基于纳米结构阵列的蛋白质芯片和微流控芯片技术在诊断学和生物传感技术方面的应用具有巨大的潜力［64］。Ali等［65］制备的基于氧化镍纳米棒的微流控生物芯片，采用电化学检测法来测定人体血液中的总胆固醇浓度，线性范围为1.5-10.3mmol/L，灵敏度高达0.12mA•mmol-1•cm-2。DNA芯片技术可以快速分析大量的基因信息，从而使生物医学工作者可以研究并收集基因表达和变异信息，还可用于监测不同的人体细胞和组织基因表达，以检测癌症或其它疾病所对应的基因的变化。3.2.6纳米机器人纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。“纳米机器人”是根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。以色列科学家研发出一种“胶囊相机”，将摄像头内置入比普通感冒药稍大的胶囊内，以大约每秒14张照片的频率拍摄消化道内的情况，并同时传回外置的图像接收器，可进行人体消化道肿瘤监测。还可将纳米机器人注入人体血管内，进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，用于动脉粥样硬化的治疗；可吞噬病毒，杀死癌细胞；可将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里内，直接到达结石所在的部位，并且直接把结石击碎，进行肾结石、胆结石的治疗；还可进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA，把正常的DNA安装在基因中，这样可以从根本上治愈遗传缺陷或病毒，使机体正常运行。未来发展趋势是当机器人医生发现可疑病变组织后，立即能伸出“手”来取样进行活检。纳米机器人在体内的生物传感与智能配送生物活化剂有很大潜力［66］。
4纳米材料和纳米生物技术的安全性问题
随着纳米技术的迅速发展，不可避免地导致含有纳米颗粒的工业废水的排放［67］，纳米材料的潜在的免疫毒性机制所引起的不良反应还没有得到足够的重视［68］。纳米颗粒可直接穿透人体皮肤引发多种炎症；可穿透细胞膜，将异物带入细胞内部，对人体脑组织、免疫与生殖系统等方面造成损害等。如二氧化钛容易在饮用水中聚集，从而污染环境、影响健康。接触二氧化钛纳米微粒后，人体肺部将可能出现炎症。银纳米颗粒目前已被大量使用。研究表明，即使它在环境中的聚集量很低，也会对水中无脊椎动物造成伤害。碳纳米管是工业和实验所需的材料，注射了碳纳米管的老鼠会产生动脉粥状化、线粒体脱氧核糖核酸损伤等反应。当摄入量较大时，对肌肉细胞也有毒性，会对人体健康有不利影响。但尽管纳米生物技术的应用有一定安全性的问题，它的应用也会越来越广泛，同时这也为纳米技术将来的发展指明了方向——如何提高其安全性问题是研究的目标之一。
5发展前景
纳米生物技术学范文5
随着人们生活水平的提高，计算机越来越成为人们生活和工作中密不可分的一部分，而对比计算机刚开始研制出来的时候，现代计算机已经发生了翻天覆地的变化。我们不妨根据计算机几十年的发展历程展望一下未来人们的生活状态。1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学，世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生，从此开启了计算机技术的缤纷发展史。自第一台计算机ENIAC诞生至今，计算机已经经历了几代的发展，不管是体积、功能还是性能，都发生了翻天覆地般的变化，简单介绍如下：第一代，电子管计算机（1946-1957），这一阶段计算机的主要特征是采用电子管元件作基本器件，体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵，这一代的计算机主要用于科学计算。第二代，晶体管计算机（1958-1964）这一阶段是由晶体管代替电子管作为计算机的基础器件，在整体性能上，比第一代计算机有了很大的提高。同时程序语言也相应的出现了，这一代计算机被用于科学计算的同时，也开始在数据处理、过程控制方面得到应用。第三代，中小规模集成电路计算机（1965-1971）20世纪60年代中期，中小规模集成电路成为计算机的主要部件，计算机的体积更小，功耗更低，可靠性更高。在软件方面，有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言，其应用领域也进一步扩大。第四代，大规模和超大规模集成电路计算机（1971-2015）随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程，计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高。微型计算机在社会上的应用范围进一步扩大，几乎所有领域都能看到计算机的“身影”。现阶段，计算机已经基本普及到我们生活和工作的各个角落，而且目前计算机技术基本能满足大众的日常应用需要，但不可反驳的是，计算机技术仍然在以极高的速度进行着更新和发展。
2现在及未来高新技术
从计算机的发展历程中可以看到，当每次电子科技出现重大发展的时候，计算机都会出现跨时代的进步，而现阶段科技在电子技术、生物技术、计算机软件技术的带领下，拥有极快速的发展。可以预料，计算机技术将持续处于一种高速发展的状态。相信在不久的未来，计算机在性能更加可靠、运算更加快速、携带更加方便的基础上，将逐渐向人性化和智能化发展。目前，可以对计算机技术产生影响的技术主要有以下几个：
2.1微电子技术
微电子技术在半导体技术和纳米技术、集成电路技术等的推动下，又掀起了新一轮的发展浪潮，其主要趋势为器件尺寸不断缩小、集成度不断提高和新材料的试验及运用等，每个方面都会带给计算机很大的成长空间。
2.2纳米技术
纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。由于纳米技术会产生不同于原有物质的特殊性能，用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便，故其对未来计算机的新型材料领域将产生巨大的推动作用。
2.3生物工程技术
生物技术是一门新兴的、综合性的学科，它是人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的一门技术。随着生物技术的逐渐发展，其对计算机技术领域的影响也越来越大，如DNA芯片、分子芯片、蛋白质存储器和基于分子间的核磁共振以及量子力学的相互作用而产生的量子计算机等等。生物技术和计算机技术都是具有极大潜力的技术学科，二者也相互促进、相互影响，必定会将未来计算机技术推动到一个新的高度。可以预见的是，计算机在各种高科技技术的推动下，将发展成人们不可缺少的生活和工作的工具，而且未来计算机也必定会更加方便人们的使用，体积更小、速度更快、准确性更高、应用形式更加多样化等等将成为计算机发展的必然趋势。
3未来生活展望
在几十年前，在计算机刚刚出现的一段时间，其对人们的影响只局限于科学研究和数学计算等方面，甚至很多人提起计算机都没有一个清楚的概念。但很快，计算机就逐渐进入了人们的生活和工作之中；现在，计算机已经逐渐融入了很多人的生活，实现了很多以前不可能实现的事情。而计算机技术的发展脚步从没有停止，在很多新兴科学技术的发展过程中，计算机也在不断尝试融入新的元素以达到更优的设计，从而方便人们的使用。我们可以想象，十几甚至几十年后，计算机将融入我们生活和工作的每一个角落。在家里，计算机控制的家用电器可以更加智能化的遥控，不管是休息还是娱乐，不管是锻炼还是和亲朋好友通讯，都能轻松驾驭和管理自己的生活。在工作中，计算机在工作中，各种自动化机器均能在计算机的控制调动下完成指定的工作，更加节约人力物力而且使得工作质量更加可靠有保证。出行时，计算机控制下的交通工具使得行程更加轻松便捷，安全舒适。科研上，计算机的发展使得科学家们可以更加精确的进行科学计算，或是进行现在所不能解决的问题研究，更进一步推动科学的进步和发展。不管如何，我们都应该相信，随着计算机的不断发展，我们未来的生活将更加丰富多彩，安全便捷。
作者:赵雅昕 单位:北京理工大学附中分校
参考文献:
[1]顾华哲.微电子技术在计算机方面的研究和应用[J].电子技术与软件工程,2014(17):153-153.
纳米生物技术学范文6
组织工程
组织工程技术提供了一种崭新的修复组织和制造器官的手段，发展具有生物相容性和生物活性的生物支架材料是组织工程与骨修复技术需要解决的重要课题之一。以聚吡咯、聚苯胺为代表的导电高分子材料具有电刺激响应性，不但可以存储信息和能量，而且可调控细胞增值和分化，表现出多种智能功能，因此在神经和心肌组织工程中具有潜在的应用前景。目前聚吡咯在组织工程领域已经取得了较好的成果，而针对聚苯胺的研究工作则相对进展较慢，主要原因在于单纯的聚苯胺材料不可降解，长期存在体内会造成炎症反应。因此聚苯胺在体内的生物相容性是组织工程中研究的重点。Li用明胶改性聚苯胺以增强其生物相容性，并在复合材料表面培养小鼠心肌细胞H9c2，发现改性后的复合材料有利于细胞的黏附和增值。Molamma等利用电纺丝技术合成聚苯胺/聚乳酸纳米纤维，用于培养神经干细胞，结果显示该复合材料具有神经轴突生长活性，从而定向诱导组织器官的再生修复。Fryczkowski等采用同样的方法合成了聚苯胺/聚羟基丁酸盐纳米纤维，该材料在组织工程中也具有潜在的应用价值。在国内，陈学思课题组利用苯胺五聚体与生物可降解材料制备嵌段共聚物，在无需外加电刺激的条件下能显著促进神经细胞的生长和分化，极大地提高了材料的生物相容性。而且引入的苯胺低聚体在材料中的可降解部分消失之后，通过肾脏排出体外，真正达到达了可吸收生物材料的要求。目前，聚苯胺在电刺激响应性细胞培养和电活性组织工程支架应用方面已经显示出很好的应用前景，这对于未来生物医学技术的发展具有重要的科学意义。
药物释放
