纳米生物机器原理、制备及其应用探索

纳米生物机器是纳米生物技术领域的前沿热点之一,不仅对了解细胞运作规律、构建人工纳米机器有着重要意义,还为智能材料体系,生物传感器的设计、构造等提供理论和技术基础。本项目围绕纳米生物机器的构建及其运动机理这一核心问题,主要针对典型的天然蛋白质机器和人工核酸机器,通过对其结构与操控机制的研究,探索纳米生物机器的构建原理及一般性工作原理,发展纳米生物机器操控的新方法,     

纳米生物技术--纳米科技与生物技术的交叉

一、纳米生物技术的界定 纳米科技是指在1～100nm尺度空间内研究物质运动规律和性质的科学和技术,其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子和分子,制造出具有特定功能的产品:分子机器(molecular machine).生物分子都是处在纳米尺度,生命是纳米水平的分子运动,从这个意义上讲,自然界早就存在分子机器了,细胞就是一个可以自我复制的分子机器.因此,纳米技术首先应该从师于生命体;或者说,纳米科技与生命科学交叉、融合而成的纳米生物学将给我们以自然的启示.     

酸碱驱动核酸纳米马达的构建与应用

纳米科技的飞速发展及纳米结构表征与操控手段的不断进步,极大地促进了纳米生物机器研究的发展,吸引了众多来自化学、物理学、纳米技术、材料、医学等多个学科的科学家加入这一前沿领域。纳米生物机器作为纳米技术与生物医学等研究领域中的一个前沿交叉热点,其研究意义不仅仅局限于对生命奥秘本身的探求,更重要的是通过与应用研究的衔接,在智能材料、生物传感器以及纳米生物机器人等研究中发挥重要作用,并为最终实现纳米生物机器在生物医学等领域的广泛应用奠定理论和实验基础。目前,国际上研究的纳米生物机器主要包括两种:以蛋白质分子马达…     

分子导线：半导体性-金属性组合的双壁纳米碳管

由于双壁纳米碳管独特的双层结构,可望在纳米器件领域得到广泛应用。如根据构成两层碳管的导电性不同,可用作分子导线和记忆功能的分子存贮器等纳米电子器件,并可用作分子轴承、分子马达、超高频分子振荡器等纳米机械器件。同时,双壁纳米碳管的双层结构也为研究层间作用力对声子和电子结构的影响提供了理想的平台。但是迄今为止,所制备的双壁纳米碳管由于纯度低、无序排列和直径分布较宽的特点,严重阻碍了对其深入的理论研究和实际应用。沈阳材料科学国家(联合)实验室先进炭材料研究部任文才等于2002年率先提出了流动催化剂化学气相沉积法用…     

纳米尺度物质的生物环境效应与纳米安全性

纳米尺度的物质进入生物、环境以后,与生命体和环境的相互作用过程以及所产生的生物环境效应,是一个新兴的、典型的学科交叉领域。本文主要介绍了纳米生物环境效应的科学问题,并结合国内外已有的实验结果分析了纳米尺度物质可能产生的新的生物效应以及对生物环境健康与安全的潜在影响。本文认为:纳米生物环境效应的研究必须与纳米科学技术的发展同步进行;纳米技术有可能成为人类第一个在其可能产生负面效应之前,就已经过认真研究,引起广泛重视,并最终能安全造福人类的新技术。     

纳米材料的体内命运：纳米医学安全性评价中的重要挑战

纳米材料的物理化学特性、金属杂质及聚集状态等与纳米材料的生物效应和安全性息息相关。纳米材料在生物体内的释放、分布、转运、代谢特征及由此带来的潜在安全性问题是纳米医药领域实现产业转化最重要的基础科学问题。纳米药物需具备良好的生物安全性、靶向性及功能,但目前依然缺乏纳米材料与生物体系作用的分析方法、早期毒理学效应的生物医学评价指标与方法以及标准化和规范化的纳米安全性评价方法。基于纳米—生物体作用过程的特点,发展原位、非标记、高通量、超高灵敏、超高分辨和动态快速检测的新方法和新策略,实现纳米材料的精准定量和准确定位,并获取纳米材料的关键化学结构动态信息是未来研究需要关注的内容。     

纳米机器人显神功

纳米机器人是根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”;其研制属于分子仿生学的范畴。因此纳米机器人也称分子机器人。纳米机器人的研发已成为当今科技的前沿热点。目前,不少国家已投入巨资抢占纳米机器人战略高地。相信不久的将来,个头只有分子大小的神奇纳米机器人将进入人类的日常生活。     

超高时空分辨蛋白质机器动态成像

蛋白质是生命活动的主要执行者,一切生命活动都有赖于蛋白质功能的正确发挥。蛋白质机器,是指由大量蛋白质和生物分子形成的高维度的、复杂的超级功能复合体,此外也包括蛋白质与蛋白质或其他分子形成的低维度复合物及具有特定生物学功能的蛋白质分子。膜转运和跨膜信号转导是细胞的重要生命活动过程,与细胞命运和功能密切相关。细胞中蛋白质机器是高度动态的,由于组成复杂、功能多样,在分子水平研究蛋白质机器行为机制对成像技术提出了极大的挑战,针对重大生命过程中蛋白质机器动态组装与功能调控的分子机制这一核心科学问题,提出了解决这些难题的工作思路和重点研究内容。从提高成像时空分辨率、实现时空可控和多模态融合入手,发展多种新型成像和关联技术,揭示膜转运和跨膜信号转导等重要生命过程中蛋白质机器的作用机制。提出的主要研究内容包括下一代超高时空分辨结构光照明显微镜、超分辨荧光成像技术和原子力显微镜联用、时间相关的超分辨显微镜与冷冻电镜关联技术。     

人工智能“合乎伦理设计”的理论探源

人工智能设计是为了满足设计主体的目的而制造人工物的过程,设计是合目的性与合价值性的统一,设计体现设计者的意愿,设计关注设计的目的、行为以及人工物的功能。与其他技术人工物不同,智能机器具有自身推理能力与自动决策功能,为了更好地设计人工智能客体,为了充分发挥人工智能的功能,必须对其理论基础追踪溯源,对其理论来源与理论前提进行充分挖掘,才能保证人工智能设计在设计之初把人类规范与道德嵌入到智能机器中,才能规范智能机器的发展。     

纳米科技的内涵

目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度（1-100nm）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关,它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合,     

纳米科技的内涵

目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度（1-100nm）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合，     

纳米金颗粒在仿生工程中的应用

纳米金颗具有独特的物理、化学性质及生物相容性，在仿生工程中有许多重要的应用。本文探讨了纳米金颗粒在免疫分析、生物传感器、ＤＮＡ识别与检测、基因治疗、ＤＮＡ计算机等领域的研究及应用前景。     

利用表面化学修饰实现纳米结构电子发射性质的周期性调控

国家纳米科学中心&中科院高能所纳米生物效应与安全性联合实验室对碳纳米材料的修饰与基础性质及其生物效应研究方面进行了系列研究。2005年,他们与北京大学第三医院、国家纳米科学中心、中科院化学所研究人员合作,将金属钆(Gd)原子包含在一个约1nm左右的全封闭碳笼内,然后在碳笼外表进行适当化学修饰制成[Gd@C82(OH)22]n纳米颗粒,并利用动物实验、体外细胞实验和生化实验研究了它们的生物效应。结果发现这些纳米颗粒对肝癌细胞的生长抑止效果远远好于目前临床上使用的抗肿瘤药物———顺铂和环磷酰胺。而且他们发现,该纳米颗粒并不直接杀…     

纳米生物技术发展现状及展望

一、纳米生物技术发展现状 1.纳米生物分析与诊断技术 在生命科学研究领域,生物分析研究手段微型化、平行实验能力、灵敏度等一直有待于改进.采用普通荧光标记方法有精度和分辨率的限制,高通量生物分析体系的设计又受放大方法的速度和成本这一瓶颈制约.采用生物分子的纳米粒子(如量子点)标记的纳米生物分析技术平台则可以突破这些限制.量子点是胶状的纳米晶态半导体,由于其具有独特的发光性,已作为一种新的发光探针而备受关注.     

推动二十一世纪科学变革的纳米技术与纳米材料

纳米科学和纳米技术被认为是明天最能产生突破性进展的领域。本文不纳米材料和纳米技术的发展，对纳米复合功能材料的先进设计、建造和新合成路线。功能纳米材料的剪载、维数及尺寸的控制。以及纳米材料在生物大分子的缓释、输送及在储能材料中的应用等方面进行了评述。     

世界首个纳米阀门

一个美国科研小组报告说,他们制造出世界第一个纳米阀门。这个阀门可以控制分子的进出,科学家设想将来用它向细胞内输送单个药物分子。加州大学洛杉矶分校教授杰弗里·青克等人研制的这个纳米阀门由两部分组成。一个是人工设计的轮烷分子,是阀门的活动开关“芯”;另一部分是500纳米见方的多孔硅物质,是阀门的固定部分,其小孔尺寸只有几个纳米。     

纳米机器人

2011年11月22日,荷兰科学家研制出一台纳米汽车机器人,它由一个分子组成,长度为1纳米,即1米的十亿分之一。     

纳米机器人

2011年11月22日，荷兰科学家研制出一台纳米汽车机器人，它由一个分子组成，长度为1纳米，即1米的十亿分之一。     

费奇“纳米意向性”理论评析

美国生物哲学家特库姆塞·费奇挑战了心灵哲学家丹尼尔·丹尼特所坚持的衍生意向性的一元论主张。他站在非适应主义的立场上创造性建构了"纳米意向性"理论,以此解释无法还原为物理作用的下行因果关系的真核细胞层次上的组织作用,尝试从功能和发展的阶段来描述心智的进化轨迹,即"纳米意向性-复合意向性-微观意向性-序列意识"。尽管费奇的纳米意向性对克服进化认识论适应主义路向的弊端进行了有益尝试,但仍存在概念和方法上的局限。     

纳米制剂的研究进展

与常规药物制剂相比,纳米制剂具有许多难以比拟的优势,因而被用于递送难溶性药物、抗肿瘤药物、基因药物以及需要突破血脑屏障的药物等。纳米制剂的基础研究十分活跃,其转化研究也逐渐深入,新产品在国内外陆续上市或进入不同阶段的临床试验。尤其是在新型冠状病毒mRNA疫苗的研发中,纳米制剂技术发挥了不可替代的作用。我国在纳米制剂研究的各个领域还存在明显不足,需要加强关键性的基础研究,促进基础与应用研究的融通发展,完善相应的监管体制等。纳米制剂的发展将带来更多创新或个性化的疗法,为攻克更多重大疾病带来希望,但纳米制剂的安全性、工艺及质量的可控性、关键设备及辅料对国外的过度依赖性等问题是需要应对的挑战。