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3 靶向定位载药纳米微粒
❖ 靶向药物能完成从靶器官、靶细胞到最为先 进的细胞内结构的三级靶向治疗，从而达到 病灶部位缓慢释放药物，维持长期局部有效 的药物浓度。此类微粒是根据临床需要，通 过选用对机体各种组织或病变部位亲和力不 同的载体制作载药微粒或将单克隆抗体与载 体结合，以使药物能够输送到治疗期望达到 的特定部位，因而称之为靶向定位给药。
急剧增大。如当粒径为10 nm(总原子数为
3×104)时，表面原子数／总原子数=0.20；而
当粒度减小到l nm(总原子数为30)时，这一比值
急剧上升到0.991表面原子的晶场环境和结合能
与内部原子不同，具有很大的活性；晶粒的微粒
化随着这种活性的表面原子增多，使其表面能也
大大增加。
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1.界面效应
研究了一种树突状物的多聚物，由于它有着精确的纳米结构
和表面与内部都可以携带分子的特性使之成为一个很好的
DNA导入细胞的载体。 最新.课件
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纳米生物器件
一、纳米机器人)的研制
纳米机器人是纳米生物学中最具诱感力的 内容。
动脉粥样硬化的治疗
机器人能够从动脉壁上清除粥样沉积物。这 不仅会提高动脉壁的弹性,还会使通过动脉 的血液流动状况得到改善。
1. 界面效应 2. 尺寸效应
3. 量子效应
费米能级附件的电子能级由准连续变为离
散能级的现象
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1.界面效应
❖ 纳米材料由于大量的原子存在于晶界和局部
的原子结构不同于大块晶体材料，使纳米材料的 自由能增加，纳米材料处于不稳定状态。
1. 表面效应 是指微粉的粒径越小，其总表面积
越大；表面原子数与总原子数之比随粒径变小而
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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
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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。
理后得纳米粒子。
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2 纳米材料在生物医学上的应用
1. 纳米载体 2. 纳米生物器件 3. 纳米生物组织工程 4. 纳米医药
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纳米载体
1. 纳米药物载体 2. 纳米基因载体
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纳米药物载体
❖ 1 普通载药纳米微粒
❖ 这种剂型的出现背景是基于将一些药物通过 药剂学和纳米技术的高度结合，使原本因理
1. 基因芯片 2. 蛋白质芯片
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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
❖ 1991年 碳纳米管被人类发现，它的质量是 相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍， 成为纳米技术研究的热点。
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2.1 国外纳米技术进展
❖ 朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 ❖ 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 ❖ 称量单个原子重量的“纳米秤”
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2.1 国外纳米技术进展
❖ 纳米颗粒表面积巨大，表面活性高，对周围环境(温度、气氛、光、湿度 等)敏感，因此可用来制作敏感度高曲超小型、低能耗、多功能传感器。
❖ 以氧化锡为基体材料，并掺入适当的催化剂或填加剂，可制得对酒精、 氢气、硫化氢、一氧化碳和甲烷等气体具有选择性敏感性能的气敏元件。 氧化锡对气体灵敏度高低与材料的比表面积有关，通常比表面积越大， 气体灵敏度越高。纳米氧化锡颗粒具有明显优越性能，具有更高的气体 灵敏度。目前用纳米SnO2颗粒膜制成的传感器已经实用化，可用作气体 泄漏报警器和湿度传感器，并且可以随着温度的变化有选择地检测多种 气体。
纳米生物材料
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一，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
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1.1 纳米及纳米技术
❖ 1纳米H(umnamn ): 1毫米(mm)的百100万slic分es 之一 1 nm=1H0air-6 mm=10-9m(=10Å) 大约等于十个氢原 子并列一100直m线的长度。
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在血管中运动的纳米机器人，它正在使用纳米切割
机和真空吸尘器来清除最血新.管课件中的沉积物
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纳米机器人在清理 血管中的有害堆积 物
---中国科学院合肥 研究院 的研究
中国科学院沈阳自
动化所研制研制的
纳米微操作机器人
在10×10微米的基片 最新.课件
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上刻出的字样
肾结石、胆结石的治疗 将纳米机器人以插入导管
❖ 1990年，IBM公司用原子排出“IBM”镍基底上用35个氙原子排 列成英文[IBM]
❖ 纳米存贮器及DNA开关 最新.课件
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纳米技术在当代中国的发展
❖ 1993年，中科院操纵原子写字
❖ 《国家纳米科技发展纲要 （2001-2010）》和 《国家纳米科技发展指南框架》
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1.2 纳米材料的基本效应
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4 载药磁性纳米微粒（物理靶向）
❖ 载药磁性微粒是在微囊基础上发展起来的新型
药物运载系统。这种载有高分子和蛋白的磁性纳米 粒子作为药物载体静脉注射到动物体(小鼠、白兔) 内后，在外加磁场下，通过纳米微粒的磁性导航， 使药物移向病变部位，达到定向治疗的目的。国内 有实验研究出阿霉素免疫磁性造微粒，在进行了免 疫活性检测和体外抑瘤实验后证实其具有抗体导向 功能，并具有较高的磁响应性，具有较强的靶向定 位功能，为靶向治疗肿瘤奠定了结实的基础。
(3)机械球磨法 采用球磨方法，控制适当的
条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒
子或复合材料的最纳新.课米件 粒子。
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纳米生物材料学的制备方法
❖ 2. 化学方法
❖ 1)气相沉积法 利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳 米材料。
❖ (2)沉淀法 把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热 处理得到纳米材料。
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4光学性能的应用
❖ 纳米颗粒可表现出与同质 的大块物体不同的光学特 性，例如宽频带强吸收、 蓝移现象及新的发光现象， 从而可用于光反射材料、 光通讯、光存储、光开关、 光过滤材料、光导体发光 材料、光折变材料、光学 非线性元件、吸波隐身材 料和红外传感器等领域。
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5敏感性能的应用
2.体积效应主要表现在两个方面：一是物质体 积的缩小虽不会引起物质物性基本参量的 变化，但会使那些与体积有关的物性发生 变化，如磁体的磁畴变小，半导体中电子 的自由路程变短，等等；二是物质一般具 有由无限个原子组成的物质属性，而纳米 粒子则表现出有限个原子集合体的特性。
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1.尺寸效应
❖ 晶体周期性的边界条件遭破坏，颗粒表面层 附近原子密度减小，从而导致声、光、电磁、 热力学等特性呈现新的小尺寸效应。
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纳米基因载体
❖ 5 纳米微粒的基因治疗作用
❖ 一些特殊的纳米粒子可以进入细胞内结构达到基因治疗 目的。
❖ 如：国外有人利用纳米技术可使DNA通过主动靶向作用
定位于细胞。将质子DNA浓缩至50—200nm大小且带上负电
荷，有助于其对细胞核的有效入侵，而最后反粒DNA插入细
胞核DNA的准确点则取决于纳米粒子的大小和结构。还有人
❖ 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。
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纳米技术在世界各国的情况
❖ 1981年 科学家发明研究纳米的重要工具— ——扫描隧道显微镜，原子、分子世界从此 可见。
❖ 1990年 首届国际纳米科技会议在美国巴尔 的摩举办，纳米技术形式诞生。
化性质不稳定而降解破坏或因不良反应较大
而影响其使用的药物经特殊的方法高度分散
于药物载体中，制成载药纳米微粒，用液体
载体的流动形式给药，从而避免了所提到的
缺点。
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2 控释载药纳米微粒
❖ 纳米控释系统包括纳米粒子和纳米胶囊，它们是粒 子在10一500nm间的固体胶态粒子。它与以往的控 释制剂不同，载药纳米微粒的控释过程具有其特定 的规定，囊壁溶解和微生物的作用，均可使囊心物 质向外扩散。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，使一些 免疫系统的慢性病能得到更好的治疗。
❖ TiO2陶瓷材料不仅对O2、CO、H2等气体有较强的敏感性，而且还可作 为环境湿度传感器。
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纳米生物材料学的制备方法
❖ 1. 物理方法
(1)真空冷凝法 用真空蒸发、加热、高频 感 应等方法使原料气化或形成等离子体，
然后骤冷。
(2)物理粉碎法 通过机械粉碎、电火花爆炸 等方法得到纳米粒，但产品纯子。
❖ (3)水热合成法 高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合
成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分 散性好、粒度易控制。
❖ (4)溶胶凝胶法 金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化， 再经低温热处理而生成纳米粒子。
❖ (5)微乳液法 两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的
作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处
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2磁学性能的应用
❖ 纳米微粒尺寸进入一定临界值时就转入超顺磁性状 态，例如α-Fe、Fe304和α-Fe203粒径分别为5nm、 16nm、20nm时转变为超顾磁性。另外纳米颗粒材 料还可能具有高的矫顽力、巨磁电阻、
magnetocaloric效应等性能。因此可用于制备磁致 冷材料、水磁材料、磁性液体、磁记录器件、磁光
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。
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2. 纳米生物传感器
检查体内疾病
重庆科研人员开发的“OMOM胶囊内镜系 统” 估计三年内可以上市。
该医生长
得
像一颗胶囊，
把它吞进肚里，
消化道内的情景
就可以像放电影
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一样在电脑屏幕 34 上一 目了然
纳米生物芯片
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纳米颗粒的应用
❖ 1力学性能的应用
纳米颗粒具有大的比表面积，活性大并具 有高的扩散速率，因而用纳米粉体进行烧 结，致密化速度快、可降低烧结温度并提 高力学性能。近年来，用纳米颗粒强化为 目的的纳米陶瓷材料得到较大进展，为陶 瓷材料的发展提供了生机，大量以纳米颗 粒为原料或添加料的超硬、高强、高韧、 超塑性材料相继问世
❖ 可以分为特殊的光学性质，热学性质，磁学 性质，力学性质，电学性质。
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1.3 特点及应用
四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原 子比例大。
四个方面应用: (1). 纳米电子学: 拥有崭新功能的电子仪器，有高
速度及低能量消耗的优点; (2). 纳米材料科学 (3). 纳米生物学: 包括去氧核糖核酸(DNA)和核糖 核酸(RNA)的基因图谱 (4). 纳米医学: 发明、设计及生产纳米级的新药物。
元件、磁存储元件及磁探测器等磁元件。
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3电学性能的应用
❖ 纳米颗敞在电学性能方面也出现了一些独特 性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝线性， 纳米钦酸铅、铁酸钡和钦酸钓等颗粒由典型 的铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒 来制做导电浆料、绝缘浆科、电极、超导体、 量子器件、静电屏蔽材料、压敏和非线形电 阻及鹊绾徒榈绮牧系取
Take 1 slice
Take 1 slice
❖ 人类头发的直径大约有6万至8万纳米。
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1nm 1000 slices
1 m
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1.1 纳米及纳米技术
❖ 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。
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。
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基因芯片的测序原理图
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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。