纳米技术在生物医学中的应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,什么是纳米技术？,纳米技术是指在,1,100,纳米这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术，包括纳米结构和纳米材料。,原子,1000 nm,什么是纳米技术？纳米技术是指在1100纳米这一尺度范围内对,1,由底层到上层或者由上层至底层,由上至下的制造,传统的制造工艺,不断的取走部分物质，剩下的就是最终产品,例如：雕刻,由下至上的制造,纳米技术途径,不断的添加部分物质，直到产品被创造出来,例如：生物体系,由底层到上层或者由上层至底层由上至下的制造由下至上的制造,2,纳米技术的起源,Richard Feynman,1959,演讲,底层还有许多空间,纳米技术的起源,3,一些纳米技术分子器件示意图,轴承,万向节,齿轮,差动齿轮,泵,精细动作控制器,一些纳米技术分子器件示意图轴承万向节齿轮差动齿轮泵精细动作控,4,碳纳米管实例,世界上最小的算盘（,C-60,分子）,碳纳米管实例世界上最小的算盘（C-60分子）,5,纳米技术的应用,纳米技术,计算机科学,非晶体的点阵,数据存储,数据交换,信息处理,生物医学,影象学,药物输送,基因治疗,损坏细胞的修复,纳米技术的应用纳米技术计算机科学生物医学,6,纳米技术应用于生物医学的优势,尺度的不同带来不同的性质：（光学，磁性）,对于研究对象在尺度上的匹配,微型化生物系统面积和体积的缩小，可极大地提高该系统的性能，产量和节约成本,传统医学的诊断治疗手段无法解决的难题可以通过纳米技术来攻克,可以极大的提高药物输送以及利用的效率,纳米技术应用于生物医学的优势尺度的不同带来不同的性质：（光学,7,Protein Nanoarrays Generated by Dip-Pen Nanolithography, Science, 2002,295(5560), 1702-1705.,Biotechnol.,Metraux, G.,纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合适的条件重新建立，从而将荧光标记的药物包容在内部,; Lim, J-H.,纳米技术应用于生物医学的优势,“Direct-Write Dip- Pen Nanolithography of Proteins on Modified Silicon Oxide Surfaces,” Angew.,18, 764767.,一些纳米技术分子器件示意图,Vo-Dinh, etl.,Biotechnol.,18, 764767.,; Schatz, G.,; Letsinger, R.,对于研究对象在尺度上的匹配,“Protein Nanostructures Formed Via Direct-Write Dip-Pen Nanolithography” J.,; Mirkin, C.,; Mrksich, M.,; Storhoff, J.,2003, 125, 5588-5589.,“,蘸水笔”纳米印刷术建立的蛋白质纳米阵列,Protein Nanoarrays Generated,8,基于纳米颗粒的,DNA,检测方法,基于纳米颗粒的DNA检测方法,9,光纤纳米传感器单细胞分析,Vo-Dinh, etl. (2000) Antibody-based nanoprobe for measurements in a single cell.,Nat. Biotechnol.,18,764767.,光纤纳米传感器单细胞分析Vo-Dinh, etl. (200,10,肿瘤的靶向治疗,肿瘤细胞识别,诊断肿瘤起因,药物输送,报告肿瘤位置,肿瘤细胞死亡报告,肿瘤的靶向治疗肿瘤细胞识别,11,分子马达,利用人体内源性,ATP,作为能量来源的分子马达,体外实验证明可以捕捉病毒，并可以使病毒在入侵细胞前失活,分子马达（纳米陷阱）,分子马达利用人体内源性ATP作为能量来源的分子马达分子马达（,12,血管清道夫,血管清道夫,13,口服药物输送,口服药物输送,14,纳米药物尺度的优势,纳米药物尺度的优势,15,门控纳米材料包容机理,纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合适的条件重新建立，从而将荧光标记的药物包容在内部,门控纳米材料包容机理纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合适,16,纳米靶向药物,纳米靶向药物,17,纳米生物医学的未来畅想,人体修复机器,呼吸系统人造细胞,病毒的寻找,动脉清理,脑功能的加强,纳米生物医学的未来畅想人体修复机器呼吸系统人造细胞病毒的寻找,18,; Lee, K-B.,“蘸水笔”纳米印刷术建立的蛋白质纳米阵列,基于纳米颗粒的DNA检测方法,; Mirkin, C.,; Storhoff, J.,18, 764767.,对于研究对象在尺度上的匹配,Protein Nanoarrays Generated by Dip-Pen Nanolithography, Science, 2002,295(5560), 1702-1705.,一些纳米技术分子器件示意图,Biotechnol.,基于纳米颗粒的DNA检测方法,世界上最小的算盘（C-60分子）,利用人体内源性ATP作为能量来源的分子马达,由底层到上层或者由上层至底层,Vo-Dinh, etl.,“Direct-Write Dip- Pen Nanolithography of Proteins on Modified Silicon Oxide Surfaces,” Angew.,世界上最小的算盘（C-60分子）,Living templates for the hierarchical assembly of gold nanoparticles, Angew.,; Mirkin, C.,1998, 120, 12674-12675.,; Storhoff, J.,机 遇,到,2010,年将有,2,百万科研人员从事纳米技术研究,到,2025,年纳米技术将成为万亿美圆的产业,成为制造业的基础技术,拥有百倍强度的智能性材料,治愈所有的疾病,提供廉价的途径前往太空,; Lee, K-B.机 遇到2010年将有2百万科研人员从,19,谢 谢！,谢 谢！,20,参 考,Vo-Dinh, etl. (2000) Antibody-based nanoprobe for measurements in a single cell.,Nat. Biotechnol.,18,764767.,Jin, R.; Cao, Y.; Mirkin, C. A.; Kelly, K. L.; Schatz, G. C.; Zheng, J. Photo-Induced Conversion of Silver Nanospheres to Nanoprisms, Science, 2001, 294, 1901-1903,Metraux, G. S.; Cao, Y. C.; Jin, R. C; Mirkin, C. A. Triangular nanoframes made of gold and silver, Nano Lett. 2003, 3, 519-522.,Jin, R.; Cao, Y.; Metraux, G. S.; Schatz, G. C.; Mirkin, C. A. Controlling anisotropic nanoparticle growth through plasmon excitation, Nature 2003, 425, 487-490.,Li, Z.; Chung, S. W.; Nam, J.-M.; Ginger, D.; C. A. Mirkin, C. A. Living templates for the hierarchical assembly of gold nanoparticles, Angew. Chemie. Int. Ed. 2003, 42, 2306-2309.,Lee,K.-B.; Park, S.-J.; Mirkin, C. A.; Smith, J. C.; Mrksich, M. Protein Nanoarrays Generated by Dip-Pen Nanolithography, Science, 2002,295(5560), 1702-1705.,Lee, K-B.; Lim, J-H.; Mirkin, C.A. “Protein Nanostructures Formed Via Direct-Write Dip-Pen Nanolithography” J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5588-5589.,Lim, J-H.; Ginger, D.S.; Lee, K-B.; Heo, J.; Nam, J-M.; Mirkin, C.A. “Direct-Write Dip- Pen Nanolithography of Proteins on Modified Silicon Oxide Surfaces,” Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 20, 2411-2414.,Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Mucic, R. C.; Storhoff, J. J. Nature 1996, 382, 607.,Mucic, R. C.; Storhoff, J. J.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. DNA-Directed Synthesis of Binary Nanoparticle Network Materials, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12674-12675.,参 考Vo-Dinh, etl. (2000) Antibo,21,纳米技术的应用,纳米技术,计算机科学,非晶体的点阵,数据存储,数据交换,信息处理,生物医学,影象学,药物输送,基因治疗,损坏细胞的修复,纳米技术的应用纳米技术计算机科学生物医学,22,“,蘸水笔”纳米印刷术建立的蛋白质纳米阵列,“蘸水笔”纳米印刷术建立的蛋白质纳米阵列,23,分子马达,利用人体内源性,ATP,作为能量来源的分子马达,体外实验证明可以捕捉病毒，并可以使病毒在入侵细胞前失活,分子马达（纳米陷阱）,分子马达利用人体内源性ATP作为能量来源的分子马达分子马达（,24,口服药物输送,口服药物输送,25,纳米生物医学的未来畅想,人体修复机器,呼吸系统人造细胞,病毒的寻找,动脉清理,脑功能的加强,纳米生物医学的未来畅想人体修复机器呼吸系统人造细胞病毒的寻找,26,Biotechnol.,; Storhoff, J.,拥有百倍强度的智能性材料,“Direct-Write Dip- Pen Nanolithography of Proteins on Modified Silicon Oxide Surfaces,” Angew.,; Mrksich, M.,纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合适的条件重新建立，从而将荧光标记的药物包容在内部,; Ginger, D.,拥有百倍强度的智能性材料,由底层到上层或者由上层至底层,; Lee, K-B.,; Mirkin, C.,基于纳米颗粒的DNA检测方法,C; Mirkin, C.,; Storhoff, J.,2003, 3, 519-522.,对于研究对象在尺度上的匹配,一些纳米技术分子器件示意图,18, 764767.,Controlling anisotropic nanoparticle growth through plasmon excitation, Nature 2003, 425, 487-490.,Biotechnol.,微型化生物系统面积和体积的缩小，可极大地提高该系统的性能，产量和节约成本,纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合适的条件重新建立，从而将荧光标记的药物包容在内部,对于研究对象在尺度上的匹配,纳米技术应用于生物医学的优势,一些纳米技术分子器件示意图,Vo-Dinh, etl.,一些纳米技术分子器件示意图,; Kelly, K.,; Storhoff, J.,; Schatz, G.,由底层到上层或者由上层至底层,; Storhoff, J.,一些纳米技术分子器件示意图,; Mucic, R.,; Metraux, G.,; Mucic, R.,尺度的不同带来不同的性质：（光学，磁性）,Biotechnol.,到2025年纳米技术将成为万亿美圆的产业,Protein Nanoarrays Generated by Dip-Pen Nanolithography, Science, 2002,295(5560), 1702-1705.,Protein Nanoarrays Generated by Dip-Pen Nanolithography, Science, 2002,295(5560), 1702-1705.,; Storhoff, J.,纳米技术应用于生物医学的优势,; Lim, J-H.,2003, 42, 2306-2309.,纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合适的条件重新建立，从而将荧光标记的药物包容在内部,Nature 1996, 382, 607.,; Mucic, R.,不断的添加部分物质，直到产品被创造出来,; Letsinger, R.,“Direct-Write Dip- Pen Nanolithography of Proteins on Modified Silicon Oxide Surfaces,” Angew.,Mirkin, C.,纳米技术是指在1100纳米这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术，包括纳米结构和纳米材料。,体外实验证明可以捕捉病毒，并可以使病毒在入侵细胞前失活,Vo-Dinh, etl.,; Schatz, G.,Biotechnol.,对于研究对象在尺度上的匹配,对于研究对象在尺度上的匹配,到2025年纳米技术将成为万亿美圆的产业,对于研究对象在尺度上的匹配,; Lee, K-B.,基于纳米颗粒的DNA检测方法,(2000) Antibody-based nanoprobe for measurements in a single cell.,微型化生物系统面积和体积的缩小，可极大地提高该系统的性能，产量和节约成本,光纤纳米传感器单细胞分析,Living templates for the hierarchical assembly of gold nanoparticles, Angew.,Biotechnol.,不断的取走部分物质，剩下的就是最终产品,纳米技术应用于生物医学的优势,; Mrksich, M.,; Ginger, D.,(2000) Antibody-based nanoprobe for measurements in a single cell.,Protein Nanoarrays Generated by Dip-Pen Nanolithography, Science, 2002,295(5560), 1702-1705.,一些纳米技术分子器件示意图,; Mucic, R.,; Kelly, K.,2003, 42, 2306-2309.,; Storhoff, J.,; Mirkin, C.,对于研究对象在尺度上的匹配,Vo-Dinh, etl.,纳米技术应用于生物医学的优势,Metraux, G.,纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合适的条件重新建立，从而将荧光标记的药物包容在内部,谢 谢！,Biotechnol.纳米尺度的“墙”可以部分溶解，然后在合,27,