生物亲和性功能化纳米颗粒研究与应用
纳米材料在生物医学成像中的应用
纳米材料在生物医学成像中的应用纳米材料在生物医学领域中的应用已经取得了显著的进展。
通过利用纳米颗粒的特殊性质，科学家们能够在生物体内进行更加精确和高分辨率的成像，从而为医学诊断和治疗提供了新的手段。
本文将探讨纳米材料在生物医学成像中的应用，并讨论其潜力和挑战。
一、纳米颗粒的特殊性质纳米颗粒具有相对较大的比表面积和高度可调节的化学和物理性质，这使得它们在生物医学成像中具有独特的优势。
例如，金属纳米颗粒可以通过表面等离子共振效应在近红外光谱范围内产生强烈的光学信号，从而在光学成像中发挥重要作用。
磁性纳米颗粒则可以通过磁共振成像技术实现磁性标记和高对比度成像。
这些特殊性质为纳米材料在生物医学成像中的应用提供了广阔的空间。
二、纳米颗粒在光学成像中的应用光学成像技术在生物医学中被广泛使用，而纳米颗粒的应用则进一步提升了成像的准确性和灵敏度。
一种常见的应用是利用纳米颗粒作为荧光探针，通过与特定生物靶点结合来实现对病变组织的精确检测。
同时，通过控制纳米颗粒的大小、形状和表面修饰，科学家们还能够调节其吸收和发射光谱，从而实现多模态成像和深度成像。
这些纳米颗粒还可以用于光热治疗，通过激光加热纳米颗粒产生热效应，从而破坏病变组织。
三、纳米颗粒在磁共振成像中的应用磁共振成像（MRI）是一种无辐射、高分辨率的成像技术，在临床诊断中得到了广泛应用。
而纳米颗粒的引入进一步提高了MRI的成像质量和对比度。
通过将磁性纳米颗粒注射到生物体内，科学家们可以利用这些颗粒在磁场中的特殊行为来实现对特定组织或细胞的高分辨率成像。
此外，纳米颗粒的表面可以进行修饰，使其具有特定的亲和性，从而实现对特定组织或细胞的定位和成像。
四、纳米颗粒在其他成像技术中的应用除了光学成像和磁共振成像外，纳米材料还在其他成像技术中发挥着重要的作用。
例如，基于超声波的成像技术可以利用纳米颗粒的声学效应来实现对组织和细胞的成像。
同时，通过将特定的荧光物质包裹在纳米颗粒内部，科学家们还可以利用核磁共振和正电子发射断层成像技术实现对病变组织的定位和成像。
生物纳米技术在生物成像中的应用
生物纳米技术在生物成像中的应用生物纳米技术是纳米科技中最重要的分支之一，其应用范围非常广泛，涵盖了药物开发、医学诊断、生物成像、生物传感等方面。
其中，在生物成像方面，生物纳米技术已经为科学家提供了全新的探究生命机理的工具。
本文主要探讨生物纳米技术在生物成像中的应用。
一、生物纳米技术简介生物纳米技术是将纳米技术应用于生物学、医学等领域的技术。
生物纳米技术材料的尺寸在1纳米-100纳米之间，可应用于生物分子的分离、纯化、结构分析、检测与传感等方面，是一门极具前景的交叉学科。
常见的生物纳米技术材料包括：磁性纳米粒子、荧光量子点、金纳米粒子、碳纳米管等。
二、生物纳米技术在生物成像中的应用1. 磁性纳米粒子在MRI成像中的应用MRI是一种常用的医学影像技术，通过利用强磁场和无线电波，可以生成人体内部的高清影像。
而磁性纳米粒子则可以增强MRI的成像效果。
磁性纳米粒子与铁离子的性质相似，可以被磁场吸引，进入体内后会在局部聚集，从而增强该处的MRI信号。
因此，科学家们利用磁性纳米粒子作为MRI成像剂，可以非常精确地显示出生命体内的组织和细胞，对生物学的研究具有重大价值。
2. 荧光量子点在生物成像中的应用荧光量子点是直径几纳米的半导体颗粒，具有优异的荧光特性。
其颜色可以根据粒子的大小和材料的不同而变化。
荧光量子点可以与生物分子结合，形成生物成像探针。
由于荧光量子点具有优异的荧光亮度、光稳定性和多色性，因此可以应用于生物图像学中的定位、跟踪和荧光成像。
3. 金纳米粒子在CT成像中的应用CT成像是一种通过X射线扫描图像来显示人体内部组织和器官的成像技术。
而金纳米粒子则可以作为一种CT造影剂来增强成像效果。
金纳米粒子具有较高的X射线吸收率，可以将X射线吸收并转化为荧光成像信号，从而增强组织和细胞的CT成像信号。
4. 壳聚糖纳米粒子在单克隆抗体荧光成像中的应用壳聚糖纳米粒子是一种药物载体和成像剂，可以通过自组装形成球形粒子。
生物基材料的新研究和应用
生物基材料的新研究和应用近年来，生物基材料备受关注，成为了医学界的热点研究领域。
生物基材料是以生物大分子为主要成分，作为材料载体的一类材料。
生物基材料的发展历史悠久，早在1960年代就被用于诊断和治疗，如人工心脏瓣膜、血管支架、骨修复、皮肤修复等。
近年来，随着生物医学领域的快速发展和人们对健康的重视，生物基材料正在得到更广泛和深入的应用。
本文将介绍生物基材料的新研究和应用。
一、生物基材料的分类生物基材料大概可以分为以下四类：一、形态可控的高分子材料，如蛋白质、纳米粒子等。
二、生物活性物质载体，如轻合金、高分子材料等。
三、天然或人工组织，如骨髓、细胞等。
四、仿生材料，如生物玻璃、生物陶瓷等。
本文将主要介绍前两类生物基材料的新研究和应用。
二、形态可控的高分子材料形态可控的高分子材料指的是在特定条件下形态可变化的高分子材料，例如液态、粉末、球状、纤维等形态。
这类高分子材料最大的特点就是结构可控，可以进行精确的设计和合成。
通过材料表观的控制，可以对材料的物理和化学性质进行有力的调控。
1、生物活性物质载体生物活性物质载体的制备主要是通过将生物活性分子纳入到载体中进行固定，以期改善其组织亲和性和生物相容性。
生物活性物质的载体一般可以采用生物大分子材料，在材料中加入活性分子或将活性分子修饰于材料表面。
2、纳米粒子纳米粒子是指粒径小于100nm的微小颗粒。
这类材料具有很高的表面积/体积比和各种物理特性，例如热学、电学、光学等性质都有极强的表现。
生物纳米材料在许多生物中都有着广泛的应用，如DNA修复、细胞诊断及治疗、药物传输等。
在生物纳米材料的研究和应用中，金属纳米粒子是常见的一类。
学术界利用其表面等特性对其物理和化学性质进行调控，以期广泛应用于生物医学领域。
三、生物基材料的新应用1、人工仿生心脏仿生心脏是利用生物基材料和工程学原理设计制造的人工心脏。
与传统的人工心脏不同，仿生心脏具有很好的生物相容性和适应性，可以与人体心脏良好地协同工作。
纳米金粒子制备及应用研究进展
纳米金粒子制备及应用研究进展纳米技术在21 世纪将发挥极为重要的作用,是未来纳米器件、微型机器、分子计算机制造的最可能的途径之一。
纳米材料学作为纳米技术的重要组成部分也将会受到更广泛的重视。
科学家们利用纳米颗粒作为结构和功能单元,可以组装具有特殊功能如特殊敏感性和光、电、化学性能的纳米器件。
金属纳米颗粒由于其在量子物理,信息存储,复合材料等方面的潜在应用而引起了人们的注意。
其中,金纳米粒子由于其优异的导电性能,良好的化学稳定性及其独特的光学、催化特性而吸引了更多的目光。
这主要是因为:金是一种惰性元素,其化学稳定性良好;金和硫元素之间可以形成一种非常稳定的键合作用,这有利于在其表面组装带有各种官能团的单分子层。
由于纳米金粒子这些特有的化学性能以及独特的光、电性能,自上世纪80 年代至今,化学界对纳米金粒子的应用及其功能化研究方兴未艾。
本文综述了近年来纳米金粒子的制备及应用研究进展。
纳米金粒子的制备方法一．化学还原法制备法超细金粉制备原理:将金化合物的适当溶液通过化学还原而得到单质金粉.1.抗坏血酸为还原剂生产超细金粉工艺①王水溶金将黄金用去离子水冲洗,在置于稀硝酸中煮洗5~10min后,适当加热以启动反应,当反应较为平缓后,可再加入少量王水,直至大部分尽快获金粉溶解.反映结束时应保证体系中有少量未反应的黄金存在,即在投料时必须保证黄金的过量.②浓缩,赶硝将溶金液倾入另一烧杯中，用水洗净未反应的金块或金粉，转入下一循环使用。
洗液并入溶金液。
加热并在此过程中滴加浓盐酸以赶尽氮氧化物，过滤，滤液转入旋转蒸发皿进行浓缩结晶，然后配成适当浓度的水溶液。
③还原将抗坏血酸配成饱和溶液，在不断搅拌下，将氯金酸溶液滴加到抗坏血酸溶液中，滴加完毕后继续搅拌1h，静置沉降。
④清洗、干燥和筛分将上层清液倾出，用水和乙醇以倾析法清洗金粉。
所得金粉置于真空干燥。
冷却后，将金粉过筛分级，得到不同粒度的球形金粉末。
2.Na3C6H5O7 柠檬酸钠为还原剂制得纳米金颗粒粒径在15-20nm 之间Na3C6H5O7 为还原剂时，柠檬酸钠与氯金酸的摩尔比为1.5：1 时最佳；采用HAuCl4 溶液加入到加热的Na3C6H5O7 与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液Na3C6H5O7 溶液加入到室温的NaBH4 与PVP 混合溶液制得的纳米金溶胶的颗粒分散性好，粒径小且更均一。
纳米粒子特性与生物分析
纳米粒子特性与生物分析沈星灿1,2 何锡文31 梁 宏21(南开大学化学系,天津300071) 2(广西师范大学化学与生命科学学院,桂林541004)摘 要 介绍了纳米粒子的独特性质及其在生物分析中的应用。
着重阐述了它在识别核酸序列、免疫分析、生物染色、生物分离及传感器等领域的最新研究进展。
引用文献66篇。
关键词 纳米粒子,生物分析,核酸识别,免疫分析,生物分离,评述 2002205220收稿;2002212218接受本文系国家自然科学基金(N o.29961001)、教育部天津南开大学共建基金和广西壮族自治区教育厅科研基金资助课题1 引 言近年来,随着纳米线1、纳米管2、纳米棒3和纳米管束4的连续出现,纳米科技已成为科学、技术界关注的热点,受到国际上的普遍重视。
事实上,早在19世纪中期,随着胶体化学的建立,科学家们就开始研究胶体分散相中具有纳米尺寸的粒子,但是没有把纳米单独作为一个新层次来研究。
直到20世纪70年代末,人们才开始对纳米粒子的结构、形态和特征进行了比较系统的研究。
近年来,随着理论和测试方法的进步,以及扫描隧道显微镜(ST M )、原子力显微镜(AFM )等测试仪器的出现,揭示了纳米粒子的许多特殊性质,人们看到了它在电子信息、化工环保、医药健康、能源动力等方面的应用前景,许多专家也预测,纳米科技必将发展成为21世纪的主导新技术之一。
纳米科技的迅猛发展,渗透到不同学科,产生了许多新的研究领域,带动相关的热点课题不断涌现。
纳米科技与分析科学相结合,对现代分析科学既是挑战又是机遇。
这是因为,一方面,纳米科技的发展需要分析科学提供表征的手段和研究方法;另一方面,新兴的纳米技术渗透融合到分析科学中,它将创建出新的理论、新的测试方法,这将极大地促进分析科学的发展5～9,从而也必将带动分析科学中最活跃的领域———生物分析的发展。
目前,纳米粒子在生物分析中的应用研究,还处于起步阶段,有关的报道较少,现就该领域的研究进展作简单评述。
DNA纳米技术的新发展与应用
DNA纳米技术的新发展与应用DNA纳米技术是一种基于亲和性特异性结合原理的自组装技术，在过去二十年间得到了迅猛发展，并在生物医学、信息技术、材料科学等领域得到了广泛应用。
随着技术的进一步发展，纳米尺度的生物材料将成为未来重要的研究和应用方向。
本文将简介DNA纳米技术的新进展和多种应用。
一、DNA纳米技术概述DNA分子具有极高的序列特异性和互补性，可以通过互补配对来形成各种结构。
从二维平面到三维空间，不同尺度的DNA结构可以按照设计的方式自由组合成各种形态，这种性质为DNA纳米技术的自组装提供了重要的依据。
DNA纳米技术主要包括两种类型的结构：其中一种为纳米颗粒状的DNA结构，另一种是DNA纳米线和DNA纳米片等线型或片状的DNA结构。
DNA纳米技术的工作原理类似于传统的锁孔配对机制，其中DND分子的两端通过互补匹配，在溶液中自组装成为特定的结构，这些结构具有高度精确性和可控性，能够显著提高传统微制造技术的精度和运作效率。
二、DNA纳米技术的新进展1.多级DNA纳米结构的构建与应用以前，DNA纳米技术仅仅满足于构建两级的DNA纳米结构，只能产生一些简单的纳米颗粒，而不能形成更加复杂的多级结构。
但是随着技术的进步，人们已经实现了三级、四级乃至更高级别的DNA纳米结构构建。
这一进展不仅使得DNA纳米技术的应用领域得到空前拓展，而且提升了科学家们对DNA分子之间相互作用机理的理解。
2. DNA纳米技术在超分子化学物理学中的应用DNA自组装技术已成为超分子化学物理学领域的重要研究方向。
超分子化学物理学注重研究化学反应在分子层次上的过程，DNA纳米技术可以利用其高度可靠的特性对超分子结构的构建和可控扩展进行研究，这可为构建高度新颖的超分子物质提供基础支持。
3.拓扑结构的控制DNA分子自组装构造的纳米结构能够在限定空间内实现所需的拓扑结构。
例如，环、链、星、格子等结构的拓扑形态均可实现，这使得DNA纳米技术在纳米级别的拓扑学中具有重要地位。
纳米颗粒在药物传递中的应用及其优势研究
纳米颗粒在药物传递中的应用及其优势研究摘要：纳米技术在药物传递领域的应用具有广泛的研究和应用前景。
纳米颗粒作为一种有效的药物传递载体，可以改善溶解度、提高生物利用度、延长药物释放时间，并且具有针对性传递和减少副作用等优势。
本文介绍了纳米颗粒在药物传递中的应用及其优势，并讨论了当前的研究进展和存在的挑战。
引言：随着医学技术的不断进步和人们对药物治疗的需求不断增加，药物传递系统的研究变得越来越重要。
纳米颗粒作为一种新型的药物传递载体，具有许多优势，例如可调控性、传递效率高、具有针对性等，因此受到了广泛的关注。
本文旨在介绍纳米颗粒在药物传递中的应用及其优势，并讨论当前研究进展和存在的挑战。
一、纳米颗粒在药物传递中的应用1. 纳米颗粒的制备方法纳米颗粒制备的方法主要分为物理方法和化学方法两大类。
常见的物理方法包括高能球磨法、溶胶-凝胶法等；化学方法包括溶剂蒸发法、微乳液法等。
不同制备方法可以获得不同形状、大小和结构的纳米颗粒，适合不同的药物传递需求。
2. 纳米颗粒在药物溶解度改善中的应用很多药物由于溶解度低，导致其口服吸收率低。
纳米颗粒可以作为药物的载体，增加药物的溶解度，提高其生物利用度。
纳米颗粒可以通过改变其尺寸、表面性质等参数来调控药物的溶解度。
3. 纳米颗粒在靶向传递中的应用纳米颗粒可以通过表面修饰等方法实现靶向传递。
表面修饰可以使纳米颗粒具有特定的亲和性，例如与靶标细胞表面的受体结合，从而提高药物的靶向性和治疗效果。
此外，纳米颗粒还可以通过控释技术实现药物在靶标处的持续释放。
二、纳米颗粒在药物传递中的优势1. 增加生物利用度纳米颗粒可以通过改变药物的溶解度、提高其稳定性等方式，增加药物的生物利用度。
通过口服或注射给药，纳米颗粒可以在体内稳定地运输并释放药物，提高药物的疗效。
2. 减少药物副作用由于纳米颗粒可以实现药物的靶向传递，可以降低药物对非靶标细胞的毒性。
此外，纳米颗粒还可以通过控制药物的释放速率和分布，减少副作用的发生。
纳米颗粒在药物研发中的应用
纳米颗粒在药物研发中的应用随着现代科技的不断发展，纳米颗粒技术被广泛应用于各个领域，而医药领域也不例外。
纳米颗粒技术在药物研发中的应用，可以提高药物的生物利用度和稳定性，增强药物的疗效，改善药物的溶解度和药物的流动性，从而更好地满足患者的治疗需求。
本文将从四个方面介绍纳米颗粒在药物研发中的应用情况。
一、纳米颗粒在药物的载体中的应用纳米颗粒作为一种天然的、可自组装的药物载体，具有很好的细胞渗透性和生物相容性，可以高效地携带和运输药物。
在治疗癌症等疾病时，药物载体的选择尤为重要。
临床研究表明，纳米颗粒载体可以在肿瘤组织中积累，通过被肿瘤细胞吞噬后释放药物，增加药物的疗效，并且减少对正常细胞的损伤。
纳米颗粒还可以作为自由基清除剂，减少它们对细胞的损伤。
同时，纳米颗粒载体具有更长的生物半衰期，在排除代谢产物时维持药物在体内的时间更长，增加药物的持续性和稳定性。
二、纳米颗粒在靶向药物递送中的应用纳米颗粒载体还可以加上不同的靶向分子，如抗体和肽，以便将药物输送到特定的细胞或组织。
这种药物靶向递送的方法可以提高药物的生物利用度，同时减少副作用和药物的毒性。
比如，聚乙二醇（PEG）修饰的纳米颗粒，具有对血液的亲和性，可以延长药物半衰期，增强抗体药物的抗体依赖性细胞毒性（ADCC）效应，提高治疗癌症的疗效。
三、纳米颗粒在药物制剂中的应用纳米颗粒技术也可以用于改善药物的溶解度和稳定性。
一些药物由于水溶性较差或易分解或不稳定，会导致生物利用度低和疗效不佳。
纳米颗粒制剂可以通过降解药物粒度，使药物溶解度提高，从而提高生物利用度。
如替格瑞洛、伊曲康唑、卡淇卡单抗等药物都已经通过纳米颗粒技术制定，提高了药物疗效。
四、纳米颗粒在治疗疫苗中的应用疫苗可以干预疾病的穿透、传播和复原。
现今研究疫苗技术面临的一个主要挑战是如何提高疫苗的免疫反应和生物利用度，特别是提高疫苗在靶组织中的抗原特异性。
纳米颗粒制剂可以延长疫苗的保留时间和缩小疫苗的粒子大小，增强其对细胞和组织的渗透。
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第２２卷第４期２００２年１２月化学传感器ＣＨＥＭＩＣＡＬＳＥＮＳＯＲＳＶ０１．２２．Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２０Ｏ２生物亲和性功能化纳米颗粒研究与应用”何晓晓王柯敏★李。
杜黄杉生羊小海李军段菁华（化学生物传感与计量学国家重点实验室，化学化工学院，生物技术研究院，湖南大学长沙４１００８２）纳米技术是２０世纪９０年代发展起来的一项高新技术，对当今科学技术的发展产生了重大影响。
纳米技术对生物技术、医学工程、临床诊断等生物医学研究领域的影响更是具有划时代的意义，尤其是为时五年的庞大的人类基因组计划已经完成，如何利用纳米技术在后基因组时代定量解析大量的基因数据，寻找及利用与各种生物功能和疾病相关基因的生物信息将比完成人类基因组计划本身更具挑战性。
生物亲和性功能化纳米颗粒正是纳米技术、生物技术与材料制备技术三项尖端技术结合的代表，采用物理或化学方法制备的一系列用以在纳米尺度上研究细胞、亚细胞、单分子、原子的行为和相互作用机理的新型纳米材料。
由于具有了生物亲和性和生物选择识别性，使生物亲和性功能化纳米颗粒的发展将为生命过程的机制阐明、人类疾病的机理研究、临床医学诊断和治疗提供全新的材料、技术和方法，可望在材料科学、生物化学、医学等领域得到重大应用。
一、生物亲和性功能化纳米颗粒的基本结构生物亲和性功能化纳米颗粒不仅仅是纳米尺寸（Ｉ～１００ａｍ）概念上的一种纳米材料，它是由功能性的内核、可生物修饰的外壳以及修饰在外壳表面的生物分子构成，具有明显核壳结构的一种新型纳米材料。
以该核壳结构模式为依据，结合生物技术与纳米材料制备技术，可制备出具有多种不同功能的生物亲和性功能化纳米颗粒。
二、生物亲和性功能化纳米颗粒的研究内容１、纳米颗粒制备方法的研究选择合适的方法制备纳米颗粒是很重要的，具不同功能的核材料和壳材料对制备方法都会有不同的要求，另外颗粒的均匀度和颗粒粒度分布也会受到所采用的制备方法的影＊通信联系人＊＋国家自然科学基金重点项目（Ｎｏ．２０１３５０１０）、国家杰出青年基金（Ｎｏ．２９８２５１１０）、教育部重大项目基金（Ｎｏ．２０００—１５６）、教育部骨干教师基金（Ｎｏ．２０００—６５）、海外青年学者合作研究基金（Ｎｏ．２００２８５０６）及湖南省自然科学基金（００ＧＫＹｌ０１１，０１ＪＪＹ２０１２）资助。
２化学传感器２２卷响。
在制备过程中，一方面要保证制备的颗粒的大小在１～１００ｎｍ之间，并且获得较窄的粒度分布，另一方面又要保证制备多种具不同特性的颗粒，并能在其表面包被可修饰的材料，成为生物亲和性功能化纳米颗粒，因此在制备过程中既要兼顾核材料与壳材料的选择并且考虑相容性，同时又要控制它们在形成颗粒过程中的成核和生长。
在这方面主要研究各种各样的纳米颗粒的合成方法，研究不同的方法制备包括不同大小、不同核材料和具不同表面特性的纳米颗粒；研究核壳纳米颗粒制造技术的放大与最优化。
通常把制备纳米颗粒的方法按气相法、液相法和高能球磨法来分类，其中属于液相法的微乳液方法在纳米颗粒的制备中发挥了重要的作用。
微乳液（Ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ）是由油一水一表面活性剂一助表面活性剂组成的，具有热力学稳定性和各向同性，分散相质点的尺寸通常在１０。
１００Ｂｉｌｌ之间，也称纳米微乳液。
乳液内的水核实质上是一微型反应器，可以通过选择合适的微乳体系来控制水核的大小，且保证表面活性剂界面层有一定强度，从而控制微型反应器的尺寸，达到控制纳米微粒粒径大小和分布的目的。
利用该方法成核制备的纳米颗粒，大小均匀且分散性好，并且对生物分子的活性影响很小。
笔者采用该方法制备了十余种以荧光染料、磁性材料、药物、基因等为核的纳米颗粒。
２、纳米颗粒核材料的研究采用不同的材料作为核壳纳米颗粒的核部分，制备出来的颗粒将具有不同功能，从而实现核壳纳米颗粒在多个领域的应用。
如以荧光染料为核材料制备的核壳荧光纳米颗粒，可用于生物分子的荧光标记、细胞的活性染色等；以磁性物质作为核材料的核壳磁性纳米颗粒，可用于生物分子或细胞的分离；以ＣｄＳ或ＣｄＳｅ为核的量子点纳米颗粒，随颗粒大小的不同，在同一激发波长下呈现不同的发射光谱，用于制备多维响应信号的传感器；以药物为核材料制备的药物纳米颗粒，可实现药物的定向输送；以基因为核材料的纳米颗粒，可实现基因的高效率转导等。
３、纳米颗粒壳材料的研究有许多材料可以作为纳米颗粒的外壳。
一方面可利用以元机物（如氧化硅、氧化铝、硫化物及一些金属材料如金银等）为主的外壳材料，因为这些外壳材料具有化学活泼性，很容易实现生物化学修饰；另一方面要特别发展生物活性高分子材料（如蛋白质、多糖等）和生物可降的高分子材料（如聚乳酸、聚乙二醇等）作为核壳纳米颗粒的外壳材料，因为可通过生物的降解作用释放功能性的核材料，这在基因治疗和药物传送等领域具有非常重要的作用。
如利用生物高分子与金属氧化物相互间化学键的作用，实现核壳材料的结合，制备以生物活性高分子为外壳的纳米颗粒。
笔者利用四氧化三铁与多糖的氢键结合，制备了以多糖为外壳的磁性纳米颗粒，利用正硅酸乙酯水解的方法制备了一系列以二氧化硅为外壳的生物亲和性功能化纳米颗粒。
４、纳米颗粒的表面生物修饰方法研究如何在极小的纳米颗粒表面修饰生物分子，同时又要不影响生物分子的活性，是纳米颗粒在生物医学中得以应用的重要环节。
通常用于制备纳米颗粒的核材料大都不能直接与生物分子相互连接，或者这种连接可能影响功能材料的特性与生物分子的活性。
为了使纳米颗粒表面功能化并实现其预期的应用，必须对纳米颗粒的表面进行修饰，将生物分子固定在纳米颗粒的表面。
这种技术的实现主要包括生物分子在壳表面的物理吸附（如静电作用等）４期何晓晓等：生物亲和性功能化纳米颗粒研究与应用３和化学修饰。
其中化学修饰主要是通过壳材料已有的功能基团或是经过活化后修饰上去的基团（如羟基、羧基、氨基等）与生物分子的功能基团间的化学键合，实现生物分子的修饰。
此方法具有通用性，如笔者采用硅烷化试剂对以二氧化硅为外壳的纳米颗粒进行活性基团修饰，实现了抗体、ＤＮＡ、酶等的键合，并且键合的生物分子仍具有良好的生物活性。
５、纳米颗粒的物理化学特性研究由于纳米颗粒非常小，它既不同于整体材料也不同于原子状态的物理性能，必须考虑量子尺寸效应、表面效应及可能的混沌效应，因此深入研究不同核材料及外壳的纳米颗粒的特性对推广纳米颗粒的应用是非常重要的。
在这方面笔者重点对纳米颗粒的物理、化学、生物特性、及其与颗粒尺寸和生物体系的关系等进行研究。
三、生物亲和性功能化纳米颗粒的特性由于生物亲和性功能化纳米颗粒具有明显的核壳结构特点，使其物理化学特性将比一些普通纳米材料更优越，主要表现在ｔ１、降低了纳米颗粒对生物机体的毒性。
提高了纳米颗粒的生物亲和性纳米技术直接导致的纳米材料具有卓越的光、电、热、磁、吸附等特殊功能，在环保、新材料、民用工业、催化等领域发挥了重要的应用价值。
但是已有的许多纳米材料尚不能应用于生物医学领域，其主要原因之一就是这些纳米材料缺乏生物亲和性，它的应用可能给生物机体带来一定的毒性。
而核壳生物纳米颗粒具有生物亲和性的外壳，隔绝了功能化核材料与目标对象的直接作用，同时并不影响功能性核材料的物理化学性质；并且在外壳表面修饰的生物分子可降低对生物机体的毒性，可实现纳米颗粒在生物医学领域中的广泛应用。
如一些常用的荧光染色剂对细胞都有一定的毒害作用，因此，很难实现细胞的活性染色，而将荧光染料包在纳米颗粒内部制备的核壳生物荧光纳米颗粒，隔绝了荧光染料与细胞的直接作用，可用于细胞的活性染色以及活细胞内分子运动的跟踪研究。
２、纳米颗粒的稳定性得到显著提高由于生物机体生存环境的复杂性，从而对用于生物医学研究的技术手段也提出了很高的要求。
体内各种酶以及防御系统都有可能影响纳米颗粒作用的发挥。
通过采用外壳材料的包被避免了外界环境因素对功能化核材料的影响（如光漂白、氧化、生物降解等），使纳米颗粒的各种物理化学性质的稳定性得到显著提高，有利于发挥其应有的功能。
３、检测灵敏度增强纳米颗粒的尺寸效应导致的比表面积增大，可以在核壳纳米颗粒表面修饰更多的生物分子，以及核壳纳米颗粒结构可实现对功能性材料包埋所带来的放大效应，使核壳纳米颗粒用于生物医学检测时，灵敏度明显提高。
四、生物亲和性纳米颗粒在生物医学中的应用生物亲和性功能化纳米颗粒的尺寸一般在１～１００ｎｍ左右，比生物体内的细胞小得４化学传感器２２卷多，并且由于有外壳的包被和生物分子的修饰，使其具有了生物亲和性和生物识别性，为生物医学研究提供了一个新的研究途径和技术方法。
可利用生物纳米颗粒在纳米尺度上分析生命体系内痕量活性物质，以实现生命机理探讨及疾病早早期诊断；利用磁性生物纳米颗粒进行细胞或生物活性分子的分离；以及利用生物纳米颗粒作为载体进行药物和基因的输送等。
１、基于生物荧光纳米颗粒的新型荧光标记方法用于检测生命体系内痕量活性物质的方法主要有放射性同位素示踪法、酶联免疫法、电化学法、荧光法等，其中荧光分析法在生命体系内痕量活性物质的分析应用发挥了很大的作用。
但是传统荧光方法在生命体系内痕量活性物质的分析应用中存在一些难以克服的缺陷，如毒副作用，荧光染料的光漂白等；并且传统的荧光标记方法在一个生物分子上往往只能连接少数几个荧光试剂分子，分析灵敏度受到了限制。
生物荧光纳米颗粒具有强且稳定的荧光，通过在颗粒的表面修饰功能性的生物分子，从而实现生物分子的荧光标记。
该标记方法较传统的荧光分子标记方法相比，在生物相容性、荧光稳定性方面都有很大的提高，尤其是其检测灵敏度较传统的荧光检测方法提高了几千倍。
因此，基于生物荧光纳米颗粒建立的分析新方法在生命体系内痕量物质分析（例如：细胞膜抗原检测、小片段ＤＮＡ染色体原位杂交、细胞活性染色、细胞内物质示踪等）中具有非常重要的应用前景。
笔者建立了一种基于核壳生物荧光（Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋．６Ｈ：０）纳米颗粒的新型荧光标记方法，并应用该方法实现了对早期白血病的诊断和红斑狼疮疾病的诊断，其灵敏度和稳定性都较传统方法显著提高。
２、基于生物功能化纳米颗粒构建的纳米生物探针在单细胞检测中的应用直接对活体细胞进行监测，可以真实地了解活细胞的ＤＮＡ、蛋白质和其它生物化学物质的变化。
例如，在研究外场（如电、磁、光、热、化学物质）对活体细胞代谢的影响时，就需要实时、原位地对活体细胞进行监测，但是传统的手段很难实现这一点，且难以保证监测手段本身不对细胞的生命活动造成影响。
纳米颗粒具有尺寸小，比表面积大的优良特性，因此，基于生物功能化纳米颗粒构建的纳米生物探针具有体积非常微小的特点，通过细胞的内吞作用或是受体一配体的介导作用，纳米生物探针可直接进入单个活体细胞，高灵敏、高选择性地监测感兴趣的对象，还可实现对单个细胞健康状况的评估。