納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

1、什么是納米技術(shù)？ w納米技術(shù)是指在1100納米這一尺度范圍內(nèi) 對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工的技術(shù)，包括 納米結(jié)構(gòu)和納米材料。 原子原子 1000 nm 由底層到上層或者由上層至底層 由上至下的制造 w傳統(tǒng)的制造工藝 w不斷的取走部分物質(zhì)，剩 下的就是最終產(chǎn)品 例如：雕刻 由下至上的制造 w納米技術(shù)途徑 w不斷的添加部分物質(zhì)，直 到產(chǎn)品被創(chuàng)造出來(lái) 例如：生物體系 納米技術(shù)的起源 wRichard Feynman 1959 演講 底層還有許多空間 一些納米技術(shù)分子器件示意圖 軸承軸承萬(wàn)向節(jié)萬(wàn)向節(jié) 齒輪齒輪差動(dòng)齒輪差動(dòng)齒輪泵泵 精細(xì)動(dòng)作控制器精細(xì)動(dòng)作控制器 碳納米管實(shí)例 世界上最小的算盤（C-60分子

2、） 納米技術(shù)的應(yīng)用 納米技術(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué) 非晶體的點(diǎn)陣 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)交換 信息處理 生物醫(yī)學(xué) 影象學(xué) 藥物輸送 基因治療 損壞細(xì)胞的修復(fù) 納米技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì) w尺度的不同帶來(lái)不同的性質(zhì)：（光學(xué)，磁性） w對(duì)于研究對(duì)象在尺度上的匹配 w微型化生物系統(tǒng)面積和體積的縮小，可極大地提高 該系統(tǒng)的性能，產(chǎn)量和節(jié)約成本 w傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的診斷治療手段無(wú)法解決的難題可以通過(guò) 納米技術(shù)來(lái)攻克 w可以極大的提高藥物輸送以及利用的效率 “蘸水筆蘸水筆”納米印刷術(shù)建立的蛋白質(zhì)納米陣列納米印刷術(shù)建立的蛋白質(zhì)納米陣列 基于納米顆粒的基于納米顆粒的DNA檢測(cè)方法檢測(cè)方法 光纖納米傳感器單細(xì)胞分析 Vo-Dinh,

3、etl. (2000) Antibody-based nanoprobe for measurements in a single cell. Nat. Biotechnol. 18, 764767. 腫瘤的靶向治療 腫瘤細(xì)胞識(shí)別 診斷腫瘤起因 藥物輸送 報(bào)告腫瘤位置 腫瘤細(xì)胞死亡報(bào)告 分子馬達(dá) w利用人體內(nèi)源性ATP作 為能量來(lái)源的分子馬達(dá) w體外實(shí)驗(yàn)證明可以捕捉 病毒，并可以使病毒在 入侵細(xì)胞前失活 分子馬達(dá)（納米陷阱）分子馬達(dá)（納米陷阱） 血管清道夫 口服藥物輸送 納米藥物尺度的優(yōu)勢(shì) 門控納米材料包容機(jī)理 納米尺度的“墻”可以部分溶解，然后在合適的條件重 新建立，從而將熒光標(biāo)記的藥物包容

4、在內(nèi)部 納米靶向藥物 納米生物醫(yī)學(xué)的未來(lái)暢想 人體修復(fù)機(jī)器 呼吸系統(tǒng)人造細(xì)胞呼吸系統(tǒng)人造細(xì)胞病毒的尋找病毒的尋找 動(dòng)脈清理動(dòng)脈清理腦功能的加強(qiáng)腦功能的加強(qiáng) 機(jī) 遇 w到到2010年將有年將有2百萬(wàn)科研人員從事納米技術(shù)研究百萬(wàn)科研人員從事納米技術(shù)研究 w到到2025年納米技術(shù)將成為萬(wàn)億美圓的產(chǎn)業(yè)年納米技術(shù)將成為萬(wàn)億美圓的產(chǎn)業(yè) w成為制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)成為制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù) w擁有百倍強(qiáng)度的智能性材料擁有百倍強(qiáng)度的智能性材料 w治愈所有的疾病治愈所有的疾病 w提供廉價(jià)的途徑前往太空提供廉價(jià)的途徑前往太空 謝 謝！ 參 考 wVo-Dinh, etl. (2000) Antibody-based nan

5、oprobe for measurements in a single cell. Nat. Biotechnol. 18, 764767. wJin, R.; Cao, Y.; Mirkin, C. A.; Kelly, K. L.; Schatz, G. C.; Zheng, J. Photo-Induced Conversion of Silver Nanospheres to Nanoprisms, Science, 2001, 294, 1901-1903 wMetraux, G. S.; Cao, Y. C.; Jin, R. C; Mirkin, C. A. Triangular

6、 nanoframes made of gold and silver, Nano Lett. 2003, 3, 519-522. wJin, R.; Cao, Y.; Metraux, G. S.; Schatz, G. C.; Mirkin, C. A. Controlling anisotropic nanoparticle growth through plasmon excitation, Nature 2003, 425, 487-490. wLi, Z.; Chung, S. W.; Nam, J.-M.; Ginger, D.; C. A. Mirkin, C. A. Livi

7、ng templates for the hierarchical assembly of gold nanoparticles, Angew. Chemie. Int. Ed. 2003, 42, 2306-2309. wLee,K.-B.; Park, S.-J.; Mirkin, C. A.; Smith, J. C.; Mrksich, M. Protein Nanoarrays Generated by Dip- Pen Nanolithography, Science, 2002,295(5560), 1702-1705. wLee, K-B.; Lim, J-H.; Mirkin

8、, C.A. “Protein Nanostructures Formed Via Direct-Write Dip-Pen Nanolithography” J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5588-5589. wLim, J-H.; Ginger, D.S.; Lee, K-B.; Heo, J.; Nam, J-M.; Mirkin, C.A. “Direct-Write Dip- Pen Nanolithography of Proteins on Modified Silicon Oxide Surfaces,” Angew. Chem. Int. Ed.

9、2003, 20, 2411-2414. wMirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Mucic, R. C.; Storhoff, J. J. Nature 1996, 382, 607. wMucic, R. C.; Storhoff, J. J.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. DNA-Directed Synthesis of Binary Nanoparticle Network Materials, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12674-12675. w 納米技術(shù)的應(yīng)用 納米技術(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué) 非晶體的點(diǎn)陣 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)交換 信息處理 生物醫(yī)學(xué) 影象學(xué) 藥物輸送 基因治療 損壞細(xì)胞的修復(fù) “蘸水筆蘸水筆”納米印刷術(shù)建立的蛋白質(zhì)納米陣列納米印刷術(shù)建立的蛋白質(zhì)納米陣列 分子馬達(dá) w利用人體內(nèi)源性