第9讲 纳米材料在生物医学领域的应用
纳米材料在生物医学中的应用
纳米材料在生物医学中的应用随着科学技术的不断进步和人类认知的不断深入，越来越多的先进材料被应用于生物医学领域中。
其中纳米材料作为新兴材料，具有结构奇异、性质优异、功能多样等特点，成为了近年来研究的热点之一。
那么，纳米材料在生物医学领域的应用具体有哪些呢？一、纳米材料在药物传递中的应用纳米材料在药物传递方面的应用广泛，主要是通过改变材料的尺寸和表面性质来实现药物的高效传递，从而达到更好的治疗效果。
纳米材料具有非常小的尺寸和大的比表面积，这使得它们能够更好地穿透组织和细胞，减少副作用，并且可以有效地保护药物免受光热、化学和生物因素的影响。
此外，纳米材料还可以通过改变药物的释放速度、靶向性、生物可降解性等性质来增强药物的效力，减轻药物副作用和增强使用安全性。
二、纳米材料在生物成像中的应用纳米材料在生物成像方面的应用主要体现在两个方面：一是通过纳米材料的特殊结构和磁性、荧光、放射性等特性，实现对生物 signals 的采集和信号转换；二是通过纳米材料的多样性和多功能性，能够在生物学显像操作中实现多模式或多层次的成像。
例如，可通过利用纳米材料的荧光特性来制备多种荧光标记的纳米粒子，用于细胞和器官成像、生物检测、生态监测等方面；同时也可通过利用纳米金颗粒的表面增强拉曼等效应技术来实现更加精细、高分辨率的生物成像。
三、纳米材料在生物传感中的应用纳米材料在生物传感方面的应用主要是通过利用其独特的性质，如表面增强拉曼散射、表面等离子激元振荡、自组装等现象，来实现对生物大分子（如DNA、RNA、蛋白质）的快速、敏感、特异性检测。
这种生物传感器可能成为下一代的生物检测和治疗技术，有潜力促进生物医学诊断和治疗的发展。
四、纳米材料在组织工程中的应用组织工程学是一门研究如何制造全新生物组织的学科，其最大的挑战是如何构造具备理想机械性能、形态和功能的人工生物组织。
纳米材料因其尺寸微小，能够模拟自然环境，为生物材料的设计和制备提供了新的思路和方法。
纳米材料在生物医学中的应用
纳米材料在生物医学中的应用细胞是构成生物体的基本单位，研究细胞结构和功能的进展，对于进一步了解生物体的生理和病理过程非常重要。
而纳米技术的发展为细胞研究提供了强有力的工具，纳米材料在生物医学中的应用正变得越来越广泛。
一、生物成像生物成像是生物医学领域的核心技术之一，通过对病灶的判断和跟踪，将为疾病的早期诊断和治疗提供重要依据。
纳米材料的独特物理和化学性质，使其成为生物成像的理想探针。
例如，在磁共振成像中使用的超顺磁纳米颗粒能够增强图像对比度，并提高磁共振成像的敏感度。
金纳米颗粒也被广泛用于生物成像，其表面等离子体共振效应可用于增强光学成像的分辨率和对比度。
二、靶向治疗靶向治疗是针对特定疾病相关分子的疗法，通过与病变细胞特异性结合，释放药物或发挥治疗效果。
纳米材料的表面可以通过修饰特定的分子，使其具有高度的靶向性。
一种常用的应用是利用纳米载体递送药物，有效地将药物输送到病变部位，减少对健康组织的损伤。
此外，纳米材料在光热治疗中也发挥重要作用，通过选择性地吸收光能将其转化为热能，用于破坏肿瘤细胞。
其中，碳纳米材料和金纳米颗粒是常用的光热治疗材料。
三、生物传感器生物传感器是检测生物体内特定物质或生物过程的电子仪器。
纳米材料的高比表面积和良好的导电性使其成为生物传感器中的理想电极和传感元件。
例如，碳纳米管可以用于电化学检测特定分子的浓度，而纳米金颗粒则可以作为光学传感器检测生物样品中的分子信号。
此外，纳米材料还可以与生物分子相互作用，实现对生物过程的监测和控制。
四、组织工程组织工程是通过组合生物材料、细胞和生物活性物质来构建人工组织的技术。
纳米材料的高度可调性和可制备性使其在组织工程中得到广泛应用。
例如，纳米纤维素可以用于构建三维生物支架，为细胞附着和生长提供支持。
纳米涂层技术也可以改善生物材料的表面性能，增强其与细胞的相互作用，在人工体内组织工程中发挥重要作用。
纳米材料在生物医学中的应用为科学家们提供了更多的研究和治疗手段，但同时也面临一些挑战。
第9讲-纳米材料在生物医学领域的应用PPT课件
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用纳米级微颗粒（超顺磁性氧化铁超微颗粒脂 质体）应用于诊断早期肝癌,可以发现直径 3 mm以下的肝肿瘤 , 对肝癌的早期诊断、早期 治疗有着十分重要的意义。
纳米抗菌药物以及创伤贴、溃疡贴等，对大肠 杆菌、金黄色葡萄球菌等致病微生物均有强烈 的抑制和杀灭作用, 同时还具有广谱、亲水、 环保等多种性能。
生物涂层材料：主要是以机械性能比较好的金属或合金 材料为衬底，涂有生物活性材料涂层的复合材料。用于衬 底的材料主要是不锈钢、钴－铬合金和钛合金等，用于涂 层的主要是热解碳、生物玻璃、羟基磷灰石、磷酸三钙、 硼硅酸盐玻璃等。
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二、生物活性材料— 羟基磷灰石
羟基磷灰石【Ca10（PO4）6（OH）2】
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羟基磷灰石纳米复合生物材料的意义
自然界生物的某些器官就是天然的高分子纳米 复合材料，在生物体上认识天然的纳米复合材料并 利用人工合成的纳米复合材料，非常有现实意义。
与人体骨的致密性相比，羟基磷灰石的机械强度低、
弹性模量非常高。通过形成纳米复合组织，可使其同时具有
高的生物机能和力学性能。
改善强度的一个方法是添加ZrO2颗粒。使用热压烧结或 热等静压烧结，可以形成羟基磷灰石相和ZrO2复合的纳米复
纳米技术将带给医学一场前所未有的技术革
命。 “纳米”不仅意味着空间尺度，更重要的 是提供了一种对医学的全新认识方法和实践方法 。 纳米医学将大幅度提高人类健康和保健的水平， 使人们能够真正做到延年益寿。
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纳米医学将在以下五个方面得到突破和应用：
（l）在分子的水平上认识和理解病变的机理 （2）大幅度提高医学诊断和疾病检测的精度 （3）纳米医用机器人与可控的体内显微手术 （4）攻克和杀死癌细胞和病毒的特效药物 （5）基因治疗
纳米材料在生物医学中的应用
纳米材料在生物医学中的应用一、纳米材料在生物医学领域的应用1. 生物传感器：纳米材料可以用于生物传感器的制备和运载。
由于其特殊的物理和化学特性，纳米材料能够在低浓度下高度灵敏地探测生物分子，如蛋白质、DNA、RNA等。
纳米材料的高比表面积也能够提高生物分子的靶向性和识别能力，因此在生物传感器中的应用前景广阔。
2. 药物传输：纳米材料在药物传输方面有着巨大的应用前景。
基于其独特的尺寸和表面性质，纳米材料可以实现药物的高效载体和传输，可以改善药物的生物利用度和保留时间，降低药物的副作用。
纳米材料还可以通过靶向控制药物的释放，提高药物的效力和准确性。
3. 治疗：纳米材料的生物学特性还可以被用来治疗疾病。
纳米材料可以通过特定的靶向途径有效地将药物输送到病灶部位，实现对肿瘤、炎症等疾病的治疗。
纳米材料本身也具有良好的生物相容性和生物降解性，可以大大减少对人体的副作用和不良反应。
4. 影像检测：纳米材料在影像检测方面也有很大的应用潜力。
纳米材料可以被用作造影剂，可以通过在体内对比增强显像的方式，帮助医生更准确地进行检测和诊断。
纳米材料还可以通过特定的结构设计和表面修饰，提高对特定靶向组织或细胞的识别和检测能力。
二、纳米材料在生物医学领域的研究进展1. 纳米生物传感器的研究进展纳米生物传感器是将纳米材料作为传感器材料，能够感知和转换生物分子的信号。
近年来，许多基于纳米材料的生物传感器已经被开发出来，并且在许多生物医学领域得到应用。
一种基于纳米金材料的葡萄糖生物传感器已经被研发出来，能够检测血液中的葡萄糖浓度，用于糖尿病的监测和治疗。
2. 纳米材料在药物传输方面的研究进展纳米材料在药物传输方面的研究也越来越受到关注。
以纳米脂质体为载体的药物传输系统已经在临床中得到应用，并被用于多种疾病的治疗。
纳米材料的特殊表面性质也为药物的靶向控制提供了很多可能性。
一种基于聚合物纳米粒子的药物传输系统已经被成功研发出来，并能够实现对癌细胞的高度靶向，从而提高了治疗效果。
纳米材料在生物医学领域的应用
纳米材料在生物医学领域的应用随着科技的不断发展和人们生活水平的不断提高，生物医学的领域也在日新月异的发展中。
除了传统的治疗方法外，人类还在不断探索新的治疗手段。
纳米技术及其相关的纳米材料对于生物医学领域的发展起着越来越重要的作用。
本文将探讨纳米材料在生物医学领域的应用。
一、纳米材料在药物的输送和释放中的应用药物是治疗疾病的具体手段，但是药物的输送和释放却是制约治疗效果的重要因素。
纳米材料的应用使得药物的输送和释放得到了更好的控制。
纳米粒子本身具有高表面积、高比表面积、巨大的反应活性和物理化学性质的可变性等优点，因此纳米粒子在药物输送和释放中可以发挥出独特的优势。
随着纳米技术的不断发展，人们研制出了各种可用于药物载体的纳米材料，如纳米多孔材料、纳米管材料、纳米纤维材料、纳米胶束材料等。
这些材料可以被设计成具有不同的药物释放机制和针对性，从而提高药物的有效性并降低毒性和副作用。
二、纳米材料在医疗器械中的应用纳米材料的应用不仅局限于药物的输送和释放中，还可以在医疗器械中发挥独特的作用。
例如，纳米颗粒可以制造成具有杀菌、抗炎、促进愈合等功能的医疗用品，如纳米银纤维复合材料、纳米氧化锌复合材料等。
此外，人体内部的纳米颗粒也可以用于诊断和治疗。
例如，通过向病人体内注入特定的纳米颗粒，可以使用医疗设备追踪颗粒的运动和累积位置，从而帮助医生定位疾病部位和评估治疗效果。
三、纳米材料在生物成像和诊断中的应用生物成像和诊断是治疗的前提条件，而纳米材料在该领域的应用也被广泛研究和应用。
纳米颗粒在生物成像和诊断中的应用可以通过吸收、散射、发射光线等方式实现。
纳米颗粒的纳米级尺寸使得其能够渗透进入细胞，能够传输到各个器官和组织，同时可以通过侵入性极小的方式获取关键信息。
例如，使用纳米颗粒作为对比剂可以在成像器械中扫描。
纳米颗粒在体内运动较为迅速，可以快速将影像结构信息传递给医生，有助于提高基因组和疾病的诊断准确度。
四、纳米材料在组织工程和再生医学中的应用纳米技术可以被应用于医学领域的另一个重要方面：组织工程和再生医学。
纳米材料在生物医学中的应用
纳米材料在生物医学中的应用一、纳米材料简介纳米材料是一种尺度在 1-100 纳米（1nm=10^-9m）之间的材料。
随着纳米技术的不断发展，纳米材料的种类也越来越多，包括碳纳米管、纳米金属、纳米氧化物、纳米化合物等。
纳米材料具有独特的物理和化学特性，在生物医学领域有着广阔的应用前景。
二、纳米材料在生物医学中的应用1. 纳米药物纳米药物是指纳米材料作为载体，将药物包裹其中，以此实现针对性输送和控制释放。
这种药物具有高效、低剂量、较少毒副作用等优点。
例如，近年来研究的纳米抗癌药物在治疗肺癌、乳腺癌等疾病中显示出显著的疗效，成为靶向治疗的重要手段。
2. 纳米生物传感器纳米生物传感器是指将纳米材料与生物体相互作用，通过监测生物体内的物质浓度、生物物质分子等信息，实现对生物体状态的检测、分析和诊断。
例如，纳米粒子的表面修饰可实现对病毒、细菌等病原体的高灵敏性检测，从而提高疾病早期诊断的准确性。
3. 纳米材料的组织工程和再生医学纳米材料在组织工程和再生医学中应用广泛。
例如，纳米材料可以通过与生物体组织细胞相互作用，促进细胞生长和分化。
这种作用可应用于骨折愈合、心脏组织修复等方面。
同时，纳米材料还可以用于人工关节、血管、器官等的研究和制造，应用效果显著。
4. 纳米光学成像纳米光学成像是一种通过光学手段对微观物质进行成像的技术。
纳米材料在这方面的应用虽然有限，但正在逐渐发展。
例如，纳米金颗粒的表面修饰可实现在体内的光学成像，用于疾病诊断和研究。
三、纳米材料在生物医学中的优势与传统医疗技术相比，纳米技术具有以下优势：1. 高效性：纳米药物能够精准靶向病变部位，达到更高的药效和更少的伤害。
2. 安全性：在合理使用下，纳米材料的毒副作用很小，对人体安全。
3. 可控性：纳米药物的性质可以通过合理设计进行调控，达到更好的治疗效果。
4. 生物相容性：多数纳米材料具有很好的生物相容性，不会被生物体的免疫系统排斥。
四、纳米材料在生物医学中的挑战虽然纳米技术在生物医学领域有着广阔的应用前景，但其面临以下挑战：1. 在生物体内的稳定性问题；纳米药物在体内易受生物环境的影响，失去原有的性质和效果。
纳米材料在生物医学领域的应用
纳米材料在生物医学领域的应用纳米科技作为当今科技领域中备受关注的一项重要技术，其应用领域也越来越广泛。
尤其在生物医学领域，纳米材料的应用具有广泛的展望和前景。
本文将就此主题展开讨论。
一、纳米材料的特性及其在生物医学领域的应用纳米材料以其独特的特性，如比表面积大、表面反应活性高、强烈的量子效应等特点，使其在生物医学领域表现出了出色的潜力。
纳米材料的各种特殊功能使其在生物医学领域开发和应用具有明显的优势。
1.纳米材料在生物医学领域的应用纳米材料被用来治疗癌症、糖尿病、心血管疾病、神经系统疾病等多种疾病。
其中，用纳米颗粒治疗肿瘤是众所周知的一个领域。
纳米材料具有增强肿瘤组织特异性的功能，使其在探索癌症诊断和治疗方面变得更加有前景。
另外，纳米材料的表面特性允许其对生物界面的研究，包括细胞循环、细胞代谢和生物学组织学探索等领域。
2.纳米材料的生物应用在生物医学应用方面，纳米材料可以用来制备药物载体、光感材料、生物传感器、杀菌剂、非线性光学分子和缺陷材料等。
纳米材料可以在靶向方面获得更好的控制，减少作用不明、细胞毒性不足或过于导致多种副作用的控制问题。
此外，与常规药物相比，使用纳米材料包装的药物有更好的溶解性，可以在目标区域精确释放。
二、纳米材料在癌症治疗中的应用目前，癌症仍然是世界各国普遍面临的危险疾病之一，而纳米材料就因为其与癌症相关的潜力变得更加重要。
因此，在癌症治疗方面的纳米领域研究也越来越引人注目了。
1.纳米材料作为癌症治疗药物的载体与常规药物相比，使用纳米材料包装的药物在药物分子、药物动力学、药物分布、药物释放以及局部治疗性等方面都具有很大的优势。
使用适当的纳米材料可以为药物输送、释放，甚至作为一种辅助药物。
纳米材料还被广泛应用于癌症的高密度诊断。
对于人类乳腺的癌症治疗，纳米球奶糖材料可以制备成光纤，允许准确定位和吸收受体细胞。
2.纳米材料的靶向治疗纳米材料具有高比表面积、界面反应能力和分子大小能力，便于生物分子界面的靶向自由转运。
纳米材料在生物医学领域的应用研究
纳米材料在生物医学领域的应用研究概述生物医学领域是纳米技术广泛应用的一个重要领域。
纳米材料的独特性质使其在生物医学应用中具有广泛的潜力。
本文将探讨纳米材料在生物医学领域的应用研究，并重点关注其在诊断、治疗和生物传感方面的应用。
引言纳米技术是近年来迅速发展的一个领域，其已经在生物医学领域取得了重要进展。
纳米材料指尺寸在纳米尺度（1 nm = 10^-9 米）范围内的材料。
由于其独特的物理和化学性质，纳米材料在生物医学领域的应用被广泛探索和研究。
纳米材料在诊断中的应用纳米材料在生物医学领域的诊断应用中发挥着关键作用。
纳米颗粒可以用作医学成像的对比剂，通过选择性标记和聚集在特定的组织或细胞上，提高了诊断的准确性和敏感性。
纳米颗粒还可以用作生物传感器，通过与目标分子的特异性结合来检测疾病标志物的存在和水平。
纳米材料的高表面积和易修饰性使其成为理想的传感器材料。
纳米材料在治疗中的应用纳米材料在生物医学领域的治疗应用中展现了巨大的潜力。
纳米颗粒可以被设计成具有不同功能的智能药物传递系统，通过控制药物的释放速率和目标组织的定位，提高治疗效果，并减少副作用。
纳米材料还可以用于基因治疗，通过包裹和运输基因材料，改变病理基因的表达，实现对基因疾病的治疗。
此外，纳米材料还可以用于光热治疗和放射治疗，通过激活或增强治疗的效果。
纳米材料在生物传感中的应用纳米材料在生物传感方面的应用广泛而深远。
纳米材料可以用于检测和监测生物分子，如蛋白质、DNA和细胞。
通过修饰纳米材料表面，可以使其具有高度选择性和敏感性，实现对特定生物分子的检测和定量。
纳米材料还可以用于实时监测生物过程，如细胞生长和分化，提供了研究细胞功能和疾病机制的重要工具。
纳米材料的挑战和未来发展尽管纳米材料在生物医学领域的应用前景广阔，但仍面临着一些挑战。
首先，纳米材料的安全性和生物相容性需要得到充分的评估和研究。
虽然纳米材料具有独特的性质，但其潜在的毒性也引起了人们的关注。
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(4) 生物复合材料
解决单一材料强度、韧性及生物活性难以统一的问题。 包括整体复合材料和涂层材料两大类。
整体复合材料：聚枫 / 碳纤维、聚乙烯 / 碳纤维、聚甲基 丙稀酸酯/碳纤维，碳/碳纤维、碳/碳化硅及环氧树脂/氧 化铝 / 不锈钢等生物惰性复合材料；珊瑚羟基磷灰石 /DL 聚乳酸等多孔向内生长复合材料；生物玻璃/不锈钢纤维、 生物玻璃/钛纤维、骨胶原/羟基磷灰石、聚乙烯/羟基磷 灰石、聚甲基丙稀酸酯/磷硅酸盐玻璃纤维、高分子/磷酸 盐玻璃等生物活性复合材料；聚羟丁酸酯/羟基磷灰石等 降解性复合材料。 生物涂层材料：主要是以机械性能比较好的金属或合金 材料为衬底，涂有生物活性材料涂层的复合材料。用于衬 底的材料主要是不锈钢、钴－铬合金和钛合金等，用于涂 层的主要是热解碳、生物玻璃、羟基磷灰石、磷酸三钙、 硼硅酸盐玻璃等。
----- 纳米技术中另一个重要分支领域
生命现象中的纳米结构 蛋白质、DNA、RNA和病
生命现象中的“纳米机械” 细胞中的细胞器。 “纳米车间”和“纳米工厂” 细胞和植物的光
合作用。
纳米科技的完美典范：结构精确的遗传基因序列
的自组装排列；神经系统的信息传递和反馈等。
生物合成和生物过程已成为启发和制造新的 纳米结构的源泉。
纳米生物学 (nanobiology)
1）在纳米尺度上, 应用生物学原理和新兴的纳米 技术来研究和解决生物学问题：了解生物大分子 的精细结构及其与功能的联系（这也是整个现代 生物学发展的基础）。 2）利用生物大分子制造分子器件，模仿和制造类 似生物大分子的分子机器。
关键词：纳米尺度，生物学问题，分子器件
纳米生物学的研究集中在五个方面 :
1)利用纳米技术来解决和研究生物学问题。研究细胞内
部各种细胞器的结构和功能、细胞内部、细胞内外之间以及 整个生物体的物质、能量和信息交换；
2)在纳米尺度上获取生命信息 ,特别是细胞内的各种 信息。用扫描质子探针测定细胞膜和细胞器表面的元素成
分的信息，用微感器和纳米传感器获取各种生化反应的化学 信息和电化学信息。
软组织置换材料
以有机高分子材料为主： 1、血液循环系人工脏器材料----人工
心脏、人工血管；
2、代谢系人工脏器材料---人工肝、人
工肾、人工肺
隐形眼镜材料
1、硬质隐性眼镜（PMMA）
2、软质隐性眼镜（甲基丙烯酸羟乙
酯聚合物的含水凝胶等）
生物降解材料
在体液、酶或微生物的作用下被溶解、吸 收，即降解的材料。包括控释药物、手术 缝线等。
生物学和医学的研究内容
组织和生物 单个分子 细胞和器官 染色体 分子内部的结构
生命由纳米水平的生物分子为中 心构成构造体，再由这些构造体聚集 起来，相互作用，发挥各自的功能， 从而形成生命现象。
生物学的重要内容
DNA分子的结构和复制： DNA之所以能起
遗传作用，是与它的分子结构有密切关系的。
DNA结构
Байду номын сангаас
DNA:脱氧核糖核酸，一种高分子化合物，
组成它的基本单位是脱氧核苷酸。 1个脱氧核苷酸=1分子磷酸+1分子脱氧核 糖+1分子含氮碱基组成的。 组成脱氧核苷酸的四种含氮碱基构成四种不 同的脱氧核苷酸： 腺嘌呤(A) 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤(G) 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶(C) 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶(T) 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 很多个脱氧核苷酸聚合成为DNA。
用纳米级微颗粒（超顺磁性氧化铁超微颗粒脂 质体）应用于诊断早期肝癌,可以发现直径 3 mm以下的肝肿瘤 , 对肝癌的早期诊断、早期 治疗有着十分重要的意义。
纳米抗菌药物以及创伤贴、溃疡贴等，对大肠 杆菌、金黄色葡萄球菌等致病微生物均有强烈 的抑制和杀灭作用, 同时还具有广谱、亲水、 环保等多种性能。
羟基磷灰石纳米复合生物材料的意义
自然界生物的某些器官就是天然的高分子纳米 复合材料，在生物体上认识天然的纳米复合材料并 利用人工合成的纳米复合材料，非常有现实意义。
与人体骨的致密性相比，羟基磷灰石的机械强度低、 弹性模量非常高。通过形成纳米复合组织，可使其同时具有 高的生物机能和力学性能。 改善强度的一个方法是添加ZrO2颗粒。使用热压烧结或 热等静压烧结，可以形成羟基磷灰石相和ZrO2复合的纳米复 合显微结构。ZrO2的晶粒尺寸为100nm。添加30% ZrO2的复 合材料强度为600MPa，添加50%强度可达800MPa（结晶化玻 璃的3~5倍）。为达到与生物骨同样的弹性模量，在羟基磷 灰石中添加高强度低模量的β -Ca（PO3）2纤维，强度可大 190MPa，高于人体骨，而弹性模量为43GPa，比一般陶瓷低 一个数量级，接近人体的致密骨（约30GPa）。
生物材料的另一种分类： 按用途分类
{
生物医学材料
生物工程材料
包括：取代人体的某部分功 能的生物功能材料、疾病治 疗用材料、疾病诊断用材料、 各种防护材料、医学用材料
包括：农用缓释材料、 抗菌材料、生物反应器 材料以及DNA分离材料等。
(1) 医用有机高分子材料
用量最大的生物材料。 主要品种：聚乙烯、聚酯、聚四氟乙烯、聚氨酯、 聚乳酸酯、硅树脂、纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、 聚丙烯晴、聚氯乙稀、骨胶原纤维、聚氨酸、纤维 蛋白等等。 有生物降解和非降解型之分。根据降解产物能否被 机体代谢和吸收，降解型又可分为生物可吸收性 （如淀粉、纤维素等）和不可吸收性。 应用：韧带、肌腱、皮肤、血管、角膜、人工脏器、 骨和牙等人体软、硬组织和器管的修复和制造以及 诊断、治疗和生物工程上。
3)脑功能的研究。破译人类的记忆、思维、语言和学习这
些高级神经功能和人脑的信息处理功能。 4)仿生学的研究。最具诱惑力的纳米机器人。
5)纳米结构自组装的研究。利用生物大分子制造分子器件 ,
模仿和制造类似生物大分子的分子机器。
纳米医学
医学：研究人体疾病发生的内在原因并进 行恰当治疗的一门学科。 纳米技术与医学的结合
(3) 医用金属和合金材料
三大支柱：不锈钢、钴基合金、钛及钛基合金。主要 用于承力的骨、关节和牙等硬组织的替换。 钛及钛基合金：高比强和抗疲劳腐蚀性能、良好的生 物相容性和接近骨的弹性模量。 不锈钢：稳定性欠佳，但价廉易得。 钴基合金：除能满足对材料得生物、物理和化学性质 要求之外，易于临床成型加工。 主要缺点：不具有生物活性，植入体内后为一层包囊 性纤维膜所包裹，难以和组织形成牢固的结合。
DNA的空间结构:规则的双螺旋结构
DNA的复制:边解旋边复制
步骤： 第一步，利用细胞提供的能量，在解旋梅的作用 下，把双链解开，成为解旋； 第二步，以解开的每段为模板，以周围环境中游 离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则， 合成子链； 第三步，随着解旋过程的进行，新合成的子链不 断延伸，同时每条子链与其相对应的母链相互盘 缠成螺旋结构，形成新的 DNA分子。
用纳米材料开发的新型药物输送系统 由一种内含 药物的纳米球组成的, 纳米球外面有一种保护性涂 层 ,可在血液中循环而不会受到人体免疫系统的攻 击 ,如果使其具备识别癌细胞的能力 ,就可直接将 药物送到癌变部位 ,而不会对健康组织造成损害。
用纳米技术制造的“芯片实验室”可对血液和病 毒进行检测 ,几分钟即可获得检测结果。 在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排 异反应。 对传统的名贵中草药进行超细开发 ,可极大提高药 物的疗效。
2 纳米生物材料
生物材料有哪些？
用于制衣、皮带的动物皮革（与高分子材料交叉）； 用于镶牙和制作隐形眼睛的材料等被用于生物体内 材料等（本章内容）。 1、适合于生物体内应用的纳米材料。本身 即可以是具有生物活性的，或不具有生物活 性，而仅仅易于被生物体接受，而不引起不 良反应的材料。 2、利用生物分子的特性而发展的新型纳米 材料。可能不再被用于生物体，而被用于其 它纳米技术或微制造。
纳米材料在医药领域的应用现状
纳米级粒子使药物在人体内的传输更为 方便 ,用数层纳米粒子包裹的智能药物进 入人体后可主动搜索并攻击特定细胞或 修补损伤组织。
“纳米生物导弹”：将抗肿瘤药物连接在磁性 超微粒子上 ,定向杀死癌细胞。 “纳米机器人” ：进入人的血管和心脏中 ,完 成医生不能完成的血管修补等“细活”,必要时 还可用它直接进行治疗。
纳米材料在生物医学领域的应用
纳米材料在生物医学领域的应用
1 纳米生物学和纳米医学概述
2 纳米生物材料 3 纳米给药系统与纳米药物载体 4 纳米医学的突破和应用 5 纳米生物工程
1 纳米生物学和纳米医学概述
从DNA碱基对(纳米尺度)到细胞(微米尺度) 的尺度变化
概述：纳米医学和生物学
毒，都在1-100nm的尺度范围。
1、生物降解高分子材料---在分子骨架
上具有可水解基团的高分子，如聚乳酸、聚己 内酯、聚羟乙酸。
2、生物降解陶瓷材料----磷酸三钙等。
人工血管和人工心脏补片
(2) 无机非金属生物材料
分为生物惰性材料和生物活性材料。
生物惰性材料 在生理环境中保持化学稳定，高 强度和耐腐蚀性。缺点是不具有生物活性，不能 与生物组织形成化学结合，与组织间的连接基本 上是机械性的结合。 生物活性材料 在生理环境中能通过表面发生的 选择性化学反应，形成一层覆盖其表面的羟基磷 灰石层，实现材料与人骨或人体组织的牢固化学 键合。 应用：软、硬组织的修复和替代以及疾病的诊断、 治疗、防护以及生物工程等方面。
什么是 基因 ？
现代遗传学家认为，基因是DNA分子上 具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称， 是具有遗传效应的DNA分子片段。 基因位于染色体上，并在染色体上呈 线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传 信息传递给下一代，还可以使遗传信息得 到表达。人类只有一个基因组，大约有5－ 10万个基因。