生物纳米技术课程复习总纲

第一章绪论

1.Nanoscience is not physics, chemistry, engineering or biology. It is all of them.

2.纳米技术概念：纳米尺寸物质的制造与使用技术，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100nm范围内材料的性质和应用。

3.纳米科学和技术是指研究和应用纳米尺寸物质，并且能够应用到其他所有的

科学领域，包括化学、生物、物理、材料和工程学等。——美国国家纳米技术计划

4.“There’s Plenty of Room at the Bottom”.1959年，费曼演讲中对一些原子尺寸

操作的应用预测……然而当时并没有开启纳米世界的大门。1981年，扫描隧道显微镜的发明打开纳米技术的大门。

5.扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling

Microscope, STM），是一种利用量子力学的

隧道效应的非光学显微镜。它主要是利用

一根非常细的钨金属探针，针尖电子会跳到

待测物体表面上形成隧穿电流，同时，物体

表面的高低会影响隧穿电流的大小，针尖随

着物体表面的高低上下移动以维持稳定的

电流，依此来观测物体表面的形貌。

6.原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM），是

一种利用原子、分子间的相互作用力来观察物体表

象微观形貌的显微镜。将一个对微弱力极敏感

的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖

与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表

面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制

这种力的恒定，对应原子间距离的恒定，达到测量的目的。

7.由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧

道显微镜的不足。这对于探索纳米生命物质非常重要。

第二章生命系统中的纳米分子、纳米结构、纳米组件及纳

米组装

1.一般认为，纳米尺寸的四大效应：小尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效

应，量子尺寸效应。

2.蛋白质的组装：胶原：α-肽链→原胶原分子→胶原纤维；毛发：α-角蛋白

形成；肌动蛋白：G-actin→F-actin；微管：α-tubulin+β-tubulin.

3.核酸的组装:DNA分子的双螺旋结构组装。脂分子的组装:自组装成脂质体、

胶束等。多糖的组装:透明质酸（hyaluronic acid，玻尿酸）、树干.

4.环肽纳米管：可在细胞膜上形成特定通道。ATP合成酶用作旋转马达：潜在

用途，纳米机器人。

5.基于DNA的一些纳米技术应用：利用DNA互补的性质；利用DNA分子骨

架的负电性进行的纳米组装；利用DNA的B-Z异构互变。

6.利用DNA互补的性质，进行DNA的二维、三维自组装，形成各种结构，基

于这些结构，其他生物分子及纳米颗粒可与DNA发生反应，便能进行相关的检测。用于蛋白和配体之间互作、纳米颗粒的排列组装、单链DNA热振荡开关等。（如下图分子马达的运动可通过荧光信号来直接进行监测，如用于溶液中酸性、碱性条件变化是的检测）

7.利用DNA分子骨架的负电性进行的纳米组装；利用DNA的B-Z异构互变

8.

9.纳米仿生材料/生物：仿生壁虎；荷叶防水仿生。

10.纳米材料进入人体的途径包括呼吸系统消化道、皮肤以及口服方式等。

11.纳米生物技术是国际生物技术领域的前沿和热点问题，在医药卫生领域有

着广泛的应用和明确的产业化前景，特别是纳米药物载体、磁性纳米材料、纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等，将在疾病的诊断、治疗和卫生保健方面发挥重要作用。

12.纳米生物技术的弊端：纳米材料具有潜在的生物毒性。特别是空气中的纳

米颗粒，能对人体健康产生潜在的威胁。纳米材料在水体中也容易对水生生物产生毒害作用。环境中的纳米材料可通过多种途径进入人体并可能影响人体的健康。因此，发展纳米材料的同时，要充分研究纳米材料的生物学毒性，以便更好地利用纳米技术带来的利益。

第三章纳米载药系统

1.纳米载药系统：以各种纳米颗粒为载体，将药物分子分散在载体之中或

表面，从而制成的药物纳米分散体系。

2.在临床治疗中，传统的给药方式如片剂、胶囊、针剂等，存在几大弊端：

1）给药后血药浓度起伏较大，使用时间有限，给患者造成极大不便；2）药物的副作用较大；3）药物的利用率低；4）难以针对病灶进行靶向治疗。

3.药物制剂的发展目标：建立药物控释系统，导向病患部位，通过一系列

的物理、化学及生物控制，将药物以最佳剂量和时间释放出来，达到定时、定位、定量发挥药物疗效，从而

提高药物利用率，减少副作用。（缓

释性、靶向性、提高生物利用率、提

高药物稳定性、生物安全性，减少副

作用等）。

4.药物释放机制：1、微粒表面药物的

脱离；2、内部药物的扩散；3、微粒

本身溶蚀分解引起的药物释放；4、

扩散与分解同时进行。

5.纳米药物载体设计需要考虑的因素：载体对药物的运载能力；载体在体

内的归宿；载体的急性或慢性毒性；载体的物理化学稳定性；载体的生产成本。

6.纳米药物载体研究的重点：材料的筛选和组合（获得适宜的释药速度）；

表面进行修饰（提高靶向能力和改变靶向部位）；制备工艺优化（适于生产及增加载药量）；体内过程的动力学规律。

7.纳米药物的吸收方式：1、口服吸收（胃肠道释放—胃肠道黏膜吸收或直

接胃肠道发挥作用—进入血液循环释放药物）；2、静脉注射吸收；3、透皮给药吸收；4、黏膜给药吸收（鼻黏膜、口腔黏膜、眼黏膜等）；5、肺部给药吸收。

8.单核巨噬细胞系统（网状内皮系统）：单核细胞及由单核细胞演变而来的

具有吞噬功能的巨噬细胞，称为单核吞噬细胞系统。单核吞噬细胞系统在体内分布广，细胞数量多，主要分布于疏松结缔组织、肝、脾、淋巴结、骨髓、脑、肺以及腹膜等处。

9.提升单核吞噬细胞系统（网状内皮系统）清除能力的蛋白：调理素

（opsonin）——能增强吞噬细胞吞噬功能的蛋白质；高密度脂蛋白（HDL）——专门在体内结合多余血脂，清除血液垃圾，HDL能破坏脂质体结构，促进单核吞噬细胞系统的吞噬能力。

10.单核吞噬细胞系统清除能力克服的方法：空白载体饱和法；使用抑制剂