第六章纳米生物材料1.ppt

纳米生物芯片 基因芯片 蛋白质芯片 基因芯片 基因芯片(gene chip)的原型是80年代中期提出的。基因芯片的测序原理是杂交测序方法，即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法，可以用图11-5-1来说明。在一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针。当溶液中带有荧光标记的核酸序列TATGCAATCTAG，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。据此可重组出靶核酸的序列。 基因芯片的测序原理图 生物芯片的应用 在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防、航天等许多领域。它将为人类认识生命的起源、遗传、发育与进化、为人类疾病的诊断、治疗和防治开辟全新的途径，为生物大分子的全新设计和药物开发中先导化合物的快速筛选和药物基因组学研究提供技术支撑平台。 蛋白质芯片 蛋白质芯片是一种高通量的蛋白功能分析技术，可用于蛋白质表达谱分析，研究蛋白质与蛋白质的相互作用，甚至DNA－蛋白质、RNA－蛋白质的相互作用，筛选药物作用的蛋白靶点等 未来发展方向 （1）建立快速、廉价、高通量的蛋白质表达和纯化方法，高通量制备抗体并定义每种抗体的亲和特异性；第一代蛋白检测芯片将主要依赖于抗体和其他大分子，显然，用这些材料制备复杂的芯片，尤其是规模生产会存在很多实际问题，理想的解决办法是采用化学合成的方法大规模制备抗体。 　(2) 改进基质材料的表面处理技术以减少蛋白质的非特异性结合。 　(3) 提高芯片制作的点阵速度；提供合适的温度和湿度以保持芯片表面蛋白质的稳定性及生物活性。 　(4) 研究通用的高灵敏度、高分辨率检测方法，实现成像与数据分析一体化。  纳米中药 纳米中药是指运用纳米技术制造的粒径小于100nm的中药有效成分、有效部位。当物质的颗粒小到1~100nm时，由于其量子效应、物质的局域性、巨大的表面及界面效应，会使物质的很多性能发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，也不同于单个孤立原子的奇异现象。药物的物理活性、靶向性比普通中药大大提高。 　特点： 原药及其复方制剂。在初步的筛选试验中，对某些矿物药进行纳米化处理，再进行药效学验研究，结果表明，药物经纳米化处理后出现了某些新的药效学特性。因此，纳米中药与微米中药相比，最大的特点是能改变中药的药学特性，这对于采用高新技术提升传统中药的质量和水平以及研制开发具有新药效的中药制剂具有重要的意义。 纳米中药面临的问题 但是，到目前为止，纳米中药从理论走向实际，还有许多问题需要进一步解决。首先，要考虑中药纳米化的必要性及其适用范围。 其次，要考虑纳米中药制备的可行性问题。目前，纳米中药的概念虽广为流传，但关于其制备方法却很少有报道。对矿物类中药进行纳米化处理技术上不存在大问题，常规制备纳米材料的物理、化学方法都可以采用，但对于中药中大量使用的植物类或动物类中药材来说可能就有困难了。 纳米组织工程材料 纳米陶瓷材料、纳米复合材料、纳米碳材料、纳米抗菌材料及创伤敷料、纳米生物活性材料等。 制备纳米晶羟基磷灰石或胶原复合的生物硬组织修复材料，复合材料具有纳米级别的天然骨分级结构和天然骨的多孔结构 纳米陶瓷材料用于人工骨关节、牙齿修复、耳骨修复等，其强度、韧性、硬度以及超塑性都有显著提高。 新型纳米抗炎敷料，表面结构发生根本性变化，面积显著增大，杀菌效果增加百倍以上。 利用纳米技术的DNA复制与自我生长、自我制造机理，可研制出有生物相容性的各种人体器官和骨骼修复剂与自生长材料、人血代用品等。 可利用纳米薄层能分解有机物、抑制细菌滋生的自我清洁特性可制成各种无菌器械用于临床。 在医疗保健领域，用掺入多种微量矿物质元素的微元化纤维及陶瓷纤维等纳米材料，可制成衣物、垫料等，有助于关节炎等病症的治疗、屏蔽电磁波能量，保障人体不受侵害。 加入了纳米材料的食品还可杀菌并提高胃肠吸收能力。 第六章 纳米生物材料 6.1 纳米材料的概述 纳米技术简介 纳米技术在世界各国的情况 纳米技术在当代中国的发展 6.1.1 纳米及纳米技术 1纳米（ Nanometre， nm）=1毫微米，即十亿分之一米（10-9米），相当于4个原子的直径或细胞内DNA双螺旋结构的半径。 所谓纳米技术，是指在0.1-100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子运动规律和特性以及对物质和材料进行处理的技术被称为纳米技术。 纳米生物医用材料是指用于对生物医用材料进行诊断、治疗、修复或替代其病损组织、器官或增进其功能的新型高科技纳米材料。 纳米尺度的生物大分子能导电、纳米微粒的抗菌作用等只有在纳米级时才可显现出来。