纳米生物技术期末考试预测题

《纳米生物技术》期末考试样题

1.相对普通材料，纳米尺寸的材料具有哪些独特的性质？

答：（1）热学性质：纳米材料的熔点降低、烧结温度降低、晶化温度降低；（2）光学性质：宽频带强吸收、吸收光谱的蓝移与红移现象、激子吸收带——量子限域效应、纳米微粒发光现象、分散物系（3）电学性质：纳米金属与合金的电阻特性、高介电常数；(4)磁学性质：超顺磁性、高矫顽力、居里温度降低；（5）力学性质：超塑性、超延展性、高硬度和强度；（6）化学性质:催化活性、光催化活性、化学反应动力学

2.简述碳纳米管及石墨烯在生物医学中的应用(可举例说明)

答：碳纳米管在生物医学的应用：①生物电驱动材料：通过控制所施加的电信号可以实现复合材料的可控电-驱动；②生物支架材料：对碳纳米管进行了氧化或纯化处理,通过真空抽滤方法制备出多种SWCNTs和MWCNTs支架材料；③胞内靶向给药载体:利用壳聚糖(CHI)和海藻酸钠(ALG)对cut SWCNTs共同进行非共价修饰,并引入靶向分子叶酸和蒽环类抗癌药物阿霉素制备出一种兼具靶向和缓释效果的胞内给药载体体系

石墨烯在生物医学中的应用：①靶向药物输运: PEG与B细胞单克隆抗体化学交联使纳米氧化石墨烯(复合物对肿瘤细胞具有特定的靶向性；②细胞成像: 过用PEG连接荧光染料与纳米氧化石墨烯来进行细胞内成像；③生物检测: 如以石墨烯为基底的生物装置或生物传感器可以用于细菌分析，DNA和蛋白质检测；④肿瘤治疗:使用PEG包被荧光标签的纳米石墨烯片在体内进行高肿瘤细胞摄取

3.量子点作为一种新型的荧光纳米探针，和传统的有机染料相比，具有哪些显

著的光学特征

答: (1）独特的物理化学特性: ①量子尺寸效应; ②表面效应; ③隧道效应; ④小尺寸效应、高扩散性和极强的吸波性

(2) 优良的光学性能:①具有宽吸收、窄发射和随尺寸可调的荧光特性；②具有宽大的斯托克斯位移；③具有十分灵活的表面可修饰性

4.简述原子力显微镜成像的原理，有哪几种工作模式？和其他成像方式相比具

有哪些优势和不足？

答:(1)原理: 将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另一端固定，当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小变形，这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。

工作模式：①接触模式；②非接触模式；③轻敲模式

（2）优点：①不同于电子显微镜只能提供二维图像，AFM提供真正的三维表面图；②AFM 不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害；③原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作

缺点：在于成像范围太小，速度慢，受探头的影响太大。

5.简述激光粒度仪的工作原理。试分析样品的浓度对实验结果的影响。

答：工作原理：基于激光的散射或衍射，颗粒的大小可直接通过散射角的大小表现出来，小颗粒对激光的散射角大，大颗粒对激光的散射角小，通过对颗粒角向散射光强的测量（不同颗粒散射的叠加），再运用矩阵反演分解角向散射光强即可获得样品的粒度分布。

样品的浓度即遮光度，遮光度过低，会导致信噪比差；遮光度过高，会导致多重光散射的发生。

6.什么是肿瘤组织的被动靶向和主动靶向？如何提高纳米颗粒在体内肿瘤部位

的富集？

答：（1）被动靶向：即自然靶向：药物被载体通过正常生理过程运送至肝、脾、肺等器官。

主动靶向：通过改变微粒在体内的自然分布而到达特定靶部位。

(2)①选用磁性纳米颗粒，利用外加磁场使其富集于肿瘤,减小纳米颗粒与正常组织的接触,从而提高疗效,降低副作用；②将抗体、配体结合在载体上,通过抗原-抗体、受体-配体的特异性结合,使纳米颗粒能够富集到肿瘤部位

7.制备纳米结构的两种策略，举例说明。“bottom-up” “top-dowm”

答：策略一，bottom-up：是指以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，主要是利用化学和生物技术；策略二，top-down: 是指通过微加工或固态技术不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化

举例：①Top-down方法制备氯硝柳胺纳米剂：氯硝柳胺与各种助剂和水按一定的比例混合,选择适当的球磨条件,用行星式球磨机进行研磨,用光学显微镜和激光粒度仪评价所得到的纳米剂；②bottom-up-葡萄糖水热法制备纳米碳球：0.5 mol/L葡萄糖溶液160℃加热3h 后，由于低聚糖之间分子间脱水而引起的交联反应，出现成核现象，然后形成的核在溶液中各向同性生长，形成纳米碳球。

8.简要说明用纳米孔进行DNA测序的原理及过程

答：原理：单个碱基通过纳米尺度的通道时,会引起通道电学性质的变化.理论上,A,C,G,T4种不同的碱基化学性质的差异会导致它们穿越纳米孔时引起的电学参数的变化量也不同,对这些变化进行检测可以得到相应碱基的类型

过程：①用纳米孔膜将一个盛满电解质溶液的容器隔成两半②施加较小电压（约100Mv）③使用标准的电生理检测手段测量通过纳米孔的电流大小④参考A,C,G,T四种不同碱基通过纳米孔引起的电化学参数变化量，得出每次通过纳米孔的碱基，最终确定该DNA的序列

9.什么是肿瘤的光热治疗？简述纳米颗粒用于肿瘤的光热治疗的优缺点

（可举例说明）

答：光热治疗法是利用具有较高光热转换效率的材料，将其注射入人体内部，利用靶向性识别技术聚集在肿瘤组织附近，并在外部光源（一般是近红外光）的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞的一种治疗方法。

优点：①减少患者所经受的疼痛；②治疗时间段(大约几分钟)，治疗效果明显；③材料无毒无害，对人体副作用小

缺点：①人们对于这种材料的治疗机理还不清楚，难以达到最佳的设计效果②由于激光的透射能力毕竟有限，所以无法入射到生物体的深层，以致缺乏对于内部肿瘤的严厉手段③当这种材料用于治疗之后，其在人体中的流通情况并没有完全弄清楚，也没有长期的实验观察，故其潜在毒性仍未可知。

10.通过本课程的学习，谈谈你对纳米生物技术用于生物医学领域的认识

和体会（结合自己专业谈，也可以举例说明）

答：纳米仅是一个长度单位，等于十亿分之一米，但当物质进入纳米尺度，会出现