第1章 概论 1
1.1 概念 1
1.2 纳米技术的发展史 2
1.3 国内外研究概况和国家发展战略 3
1.4 在医药领域的应用 6
1.4.1 诊断 7
1.4.2 治疗 14
1.5 在农业领域的应用 30
1.5.1 品种改良 30
1.5.2 促进生长 30
1.5.3 饲料 31
1.5.4 兽药 32
1.5.5 肥料 32
1.5.6 农药 33
1.5.7 促进光合作用 33
1.5.8 激素的调节与控制 33
1.5.9 植物转基因 34
1.5.10 食品加工 34
1.6 展望 35
主要参考文献 35
第2章 纳米生物技术前沿 41
2.1 纳米生物技术概述 41
2.2 纳米生物学检测技术 42
2.2.1 引言 42
2.2.2 生物分子的纳米粒子标记和检测技术 46
2.2.3 纳米通道技术 49
2.2.4 磁共振波谱及成像技术在纳米尺度物质生物效应研究中的应用 53
2.2.5 电化学表面等离子体共振技术 57
2.2.6 表面增强拉曼散射光谱 59
2.3 纳米操作系统 63
2.3.1 引言 63
2.3.2 纳米操作系统的概念 64
2.3.3 典型纳米操作系统 64
2.3.4 纳米操作系统的关键技术 70
2.3.5 展望 72
2.4 纳米机器人和纳米分子仿生学 72
2.4.1 纳米机器人 72
2.4.2 纳米分子仿生学 75
2.5 纳米生物技术在未来计算机中的应用 114
2.5.1 引言 114
2.5.2 基于DNA的生物计算机 115
2.5.3 细菌视紫红质与生物光学计算机 120
2.6 生物芯片及其中的纳米技术 130
2.6.1 引言 130
2.6.2 基因芯片 130
2.6.3 蛋白质芯片 131
2.6.4 细胞芯片 132
2.6.5 芯片实验室 132
2.6.6 生物芯片的制作和分析方法 133
2.6.7 纳米材料和技术在生物芯片中的应用 135
2.6.8 传统的生物芯片与纳米生物芯片的比较 136
2.7 纳米生物效应与纳米安全性 136
2.7.1 引言 136
2.7.2 问题的起源与国际国内发展势态 137
2.7.3 纳米生物效应和安全性研究的几个方向 139
2.7.4 小结 145
主要参考文献 146
第3章 纳米生物材料 153
3.1 纳米材料的分类 154
3.2 纳米生物材料的特性 155
3.2.1 纳米生物材料的特异效应 155
3.2.2 纳米生物材料的物理化学性能 158
3.3 纳米生物材料的制备方法 161
3.3.1 固相法 161
3.3.2 液相法 162
3.3.3 气相法 175
3.4 纳米生物医学材料及其应用 181
3.4.1 无机纳米生物材料 182
3.4.2 有机纳米生物材料 199
3.4.3 纳米复合材料 206
3.4.4 纳米组织工程材料 211
3.4.5 展望 216
主要参考文献 216
第4章 纳米药物载体 225
4.1 概述 225
4.2 纳米药物载体的基本类型 229
4.2.1 纳米粒的类型 229
4.2.2 几种常见的纳米药物载体 230
4.3 纳米药物载体的特征 232
4.3.1 靶向性 232
4.3.2 可控释放性 235
4.3.3 生物相容性和生物可降解性 238
4.4 纳米药物载体的制备、修饰 238
4.4.1 纳米药物载体材料 238
4.4.2 纳米药物载体的制备方法 239
4.4.3 纳米粒载药方法 240
4.4.4 纳米载体的修饰与改性 241
4.5 纳米药物载体的应用 241
4.5.1 癌症治疗 242
4.5.2 基因载体 244
4.5.3 疫苗辅剂 245
4.5.4 细胞内靶向给药 245
4.5.5 定量给药 245
4.5.6 口服用药 246
4.5.7 眼科用药 246
4.5.8 定位显影剂 247
4.6 纳米药物载体研究的进展 247
4.6.1 半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒的制备及物理性质的研究 247
4.6.2 半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒的生物相容性、生物降解性研究 249
4.6.3 半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒治疗肝癌的体外实验研究 249
4.6.4 半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒对肝癌细胞株HepG2侵袭力的影响 253
4.6.5 半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒静脉给药药物毒理实验 254
4.6.6 半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒在家兔体内的动力学 259
4.6.7 半乳糖化白蛋白磁性纳米粒运载的阿霉素在大鼠体内分布的研究 260
4.6.8 半乳糖化白蛋白磁性阿霉素纳米粒在大鼠体内的肝靶向性 261
4.7 纳米药物载体的未来 262
主要参考文献 263
第5章 纳米中药 268
5.1 概述 268
5.2 纳米中药的特点 269
5.2.1 纳米中药的生物利用度提高 269
5.2.2 增强靶向性 269
5.2.3 缓释功能 270
5.2.4 增强原有功效，增加新的功效 270
5.2.5 提升传统给药途径 270
5.2.6 提高与人体蛋白的相互作用性 270
5.3 纳米中药剂型的选择 270
5.4 载药纳米粒的类型及制备 271
5.4.1 纳米囊与纳米球 271
5.4.2 固体脂质纳米粒 273
5.4.3 脂质体 274
5.4.4 纳米结构脂质载体 275
5.4.5 纳米乳 275
5.4.6 应用实例 276
5.5 中药纳米制剂质量标准的研究 277
5.5.1 外观形态及粒径分布 277
5.5.2 ξ电位 277
5.5.3 包封率和载药量 277
5.5.4 体外释药 278
5.5.5 渗漏率 278
5.5.6 体内药物代谢动力学和体内分布 278
5.5.7 药效学试验 278
5.5.8 有机溶剂残留量 279
5.5.9 其他特殊评价 279
5.6 中药材纳米颗粒的性质及其制备 279
5.6.1 米雄黄的制备与性质 279
5.6.2 纳米石决明的制备与性质 281
5.7 纳米中药饮片 282
5.8 纳米中药研究中存在的问题 282
5.9 纳米中药前景展望 283
主要参考文献 284
第6章 纳米生物传感器与诊断技术 287
6.1 概述 287
6.2 生物传感器 287
6.2.1 生物传感器的基本概念 287
6.2.2 生物传感器的原理 288
6.2.3 生物传感器的种类 288
6.2.4 生物传感器的发展阶段 288
6.3 纳米生物传感器 288
6.4 纳米生物传感器中的纳米材料 289
6.5 DNA纳米生物传感器 295
6.6 纳米微悬梁生物传感器 296
6.7 光纤纳米生物传感器 296
6.7.1 纳米纤维的制作 296
6.7.2 近场光学显微镜和光谱分析仪 297
6.7.3 近场光学生物传感器 298
6.7.4 光纤纳米生物传感器 299
6.7.5 光纤纳米荧光生物传感器 299
6.7.6 光纤纳米免疫传感器 300
6.7.7 光纤纳米化学传感器 301
6.7.8 分子信标生物传感器 308
6.8 化学探针的纳米传感器 308
6.9 生物探针的纳米传感器 309
6.10 磁性探针的纳米传感器 309
6.11 纳米图像生物传感器 310
6.11.1 纳米头阵列图像传感器 310
6.11.2 纳米孔阵列图像传感器 311
6.12 纳米细胞传感器 312
6.13 纳米粒子生物传感器 313
6.14 纳米碳管生物传感器 315
6.14.1 生物医学压力传感器 315
6.14.2 生物医学气体传感器 316
6.14.3 生物医学电磁传感器 316
6.15 纳米金颗粒生物传感器 316
6.16 纳米生物芯片 320
6.16.1 生物芯片的原理及应用 320
6.16.2 基因芯片 328
6.16.3 药物筛选芯片 335
6.16.4 蛋白质芯片 336
6.16.5 细胞芯片 342
6.16.6 神经芯片 343
6.16.7 组织芯片 344
6.16.8 芯片实验室 344
6.16.9 纳米生物芯片应用前景 345
主要参考文献 346
第7章 纳米技术在分子生物学中的应用 350
7.1 对生物大分子结构、功能及相互关系的研究 350
7.1.1 纳米级生物分子的观测 350
7.1.2 DNA合成过程、基因调控过程的STM研究 352
7.1.3 质粒DNA及其与限制性内切酶相互作用的研究 352
7.1.4 对染色体的AFM研究 352
7.1.5 对生物分子之间及分子内部的力的测量 353
7.1.6 生物大分子动态过程的研究 353
7.1.7 生物大分子的直接操纵和改性 353
7.2 在纳米尺度上获取信息 354
7.3 纳米技术在分子生物学中的应用工程 355
7.3.1 生物芯片技术 355
7.3.2 分子马达 355
7.3.3 纳米生物机器人 356
7.3.4 生物大分子的物质装配及应用 359
7.3.5 反义核酸技术的应用 360
7.4 纳米技术在基因转运与基因工程中的应用 361
7.4.1 纳米技术在基因导入治疗中的应用 361
7.4.2 纳米粒作为基因转移载体在基因治疗中的应用 362
7.4.3 DNA纳米技术和基因治疗 369
7.4.4 纳米技术在克隆技术中的应用 370
7.4.5 在基因工程中的应用——多肽疫苗及其佐剂 371
7.5 纳米技术在核酸中的应用 372
7.5.1 核酸提取 372
7.5.2 纳米技术用于核酸提取 373
7.5.3 纳米技术用于核酸扩增 374
7.6 纳米技术在RNAi中的应用 375
7.6.1 纳米粒载体中基因的包装与浓缩 375
7.6.2 纳米粒载体介导的基因入胞机制 376
7.6.3 纳米粒载体在RNA干扰治疗中的应用 376
7.7 其他方面的应用 377
7.7.1 细胞分离 377
7.7.2 细胞内部染色 378
7.7.3 发展趋势 378
主要参考文献 378
第8章 纳米科学技术常用检测仪器与应用 382
8.1 扫描探针显微镜 382
8.1.1 扫描探针显微镜在生物医学上的应用 382
8.1.2 原子力显微镜基本原理 384
8.1.3 近场光学显微镜 399
8.1.4 弹道电子发射显微镜 405
8.1.5 扫描探针显微镜与纳米科技 406
8.1.6 扫描探针显微术 407
8.1.7 扫描探针显微镜下的奇妙世界 409
8.1.8 扫描探针显微镜的应用 410
8.2 扫描隧道显微镜 413
8.2.1 有关的几个基本概念 416
8.2.2 基本原理 417
8.2.3 STM控制装置简介 420
8.2.4 扫描隧道显微镜 420
8.2.5 超高真空扫描隧道显微镜 422
8.2.6 扫描隧道显微镜的特点 422
8.2.7 在扫描隧道显微镜基础上发展起来的各种新型显微镜 423
8.2.8 扫描隧道显微镜的应用前景 425
8.3 透射电子显微镜 426
8.3.1 基本知识 426
8.3.2 透射电子显微镜结构和成像原理 428
8.4 纳米压痕技术 429
8.4.1 基本概念 429
8.4.2 测量原理 429
8.5 激光粒度分析仪 431
8.5.1 粒径的定义与概念度分布粒 432
8.5.2 激光粒度分析仪的基本原理 433
8.5.3 常见粒度测量仪对比 436
8.5.4 粒度仪的性能指标 437
8.5.5 对粒度仪及测量结果认识上的误区 437
8.5.6 激光粒度分析仪在医学中的应用 438
8.6 其他纳米技术仪器 440
8.6.1 摩擦力显微镜 440
8.6.2 纳米测长仪 441
8.6.3 量块快速检测仪 442
8.6.4 X射线衍射仪 442
主要参考文献 443
纳米科技大事记 445