纳米在生物学上都有哪些应用

纳米在生物学上都有哪些应用

纳米生物学主要包含两个方面：
一，利用新兴的纳米技术来解决研究和生物学问题；
二，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。纳米科技的最终目的是制造分子机器，而分子机器的启发来源于生物体系中存在的大量的生物大分子，它们被费曼等人看作是自然界的分子机器。从这个意义上说，纳米生物学应该是纳米科技中的一个核心领域。
利用DNA和某些特殊的蛋白质的特殊性质，有可能制造出分子器件。目前研究的热点在分子马达、硅－神经细胞体系和DNA相关的纳米体系与器件。利用纳米技术，人们已经可以操纵单个的生物大分子。操纵生物大分子，被认为是有可能引发第二次生物学革命的重要技术之一。
在生物和医学上的应用
纳米微粒的尺寸一般比生物体内的细胞、红血球小得多，这就为生物学研究提供了一个新的研究途径，即利用纳米微粒进行细胞分离、细胞染色及利用纳米微粒制成特殊药物或新型抗体进行局部定向治疗等。关于这方面的研究现在处于初始阶段，但却有广阔的应用前景。
细胞分离
生物细胞分离是生物细胞学研究中一种十分重要的技术，它关系到研究所需要的细胞标本能不能快速获得的关键问题。这种细胞分离技术在医疗临床诊断上有广阔的应用前景。例如，在妇女怀孕8星期左右，其血液中就开始出现非常少量的胎儿细胞，为判断胎儿是否有遗传缺陷,过去常常采用价格昂贵并对人身有害的技术，如羊水诊断等。用纳米微粒很容易将血样中极少量胎儿细胞分离出来，方法简便，价钱便宜，并能准确地判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。美国等先进国家已采用这种技术用于临床诊断。癌症的早期诊断一直是医学界急待解决的难题。美国科学家利贝蒂指出，利用纳米微粒进行细胞分离技术很可能在肿瘤早期的血液中检查出癌细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。同时他们还正在研究实现用纳米微粒检查血液中的心肌蛋白，以帮助治疗心脏病。纳米细胞分离技术将给人们带来福音。以往的细胞分离技术主要采用离心法，利用密度梯度原理进行分离，时间长效果差。80年代初，人们开始利用纳米微粒进行细胞分离，建立了用纳米SiO2微粒实现细胞分离的新技术。其基本原理和过程是：先制备SiO2纳米微粒，尺寸控制在15～20nm，结构一般为非晶态，再将其表面包覆单分子层，包覆层的选择主要依据所要分离的细胞种类而定，一般选择与所要分离细胞有亲和作用的物质作为附着层。这种Si02纳米粒子包覆后所形成复合体的尺寸约为30nm。第二步是制取含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液，适当控制胶体溶液浓度。第三步是将纳米SiO2包覆粒子均匀分散到含有多种细胞的聚乙烯吡咯烷酮胶体溶液中，再通过离心技术，利用密度梯度原理，使所需要的细胞很快分离出来。此方法的优点是：
1．易形成密度梯度。纳米包覆体尺寸约30nm，因而胶体溶液在离心作用下很容易产生密度梯度. 2．易实现纳米Sio2粒子与细胞的分离。这是因为纳米SiO2微粒是属于无机玻璃的范畴性能稳定，一般不与胶体溶液和生物溶液反应，既不会沾污生物细胞，也容易把它们分开。
细胞内部染色
细胞内部的染色对用光学显微镜和电子显微镜研究细胞内各种组织是十分重要的一种技术。它在研究细胞生物学中占有极为重要的作用。细胞中存在各种器官和细丝。器官有线粒体、核和小胞腔等。细丝主要有三种，直径约为6—20nm。它们纵横交错在细胞内构成了细胞骨骼体系，而这种组织保持了细胞的形态，控制细胞的变化、运动、分裂、细胞内器官的移动和原生质流动等。未加染色的细胞由于衬度很低，很难用光学显微镜和电子显微镜进行观察，细胞内的器官和骨骼体系很难观察和分辨,为了解决这一问题，物理学家已......余下全文>>