文献检索小组课题

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1、文献检索小组课题：生物纳米材料的应用组长：林旭峰组员：于京鑫，邱佳，皮雅雯，阮静检索方式：维普，万方数据库，同时查阅图书馆的文献有关背景：在过去几年中，生物纳米材料的理论与实验研究已成为人们关注的焦点，特别是核酸与蛋白质的生化、生物物理、生物力学、热力学与电磁学特征及其智能复合材料已成为生命科学与材料科学的交叉前沿。目前，纳米生物芯片材料、仿生材料、纳米马达、纳米复合材料、界面生物材料、纳米传感器与药物传递系统等方面已取得很大进展。同时我们还在上生物纳米材料和生物材料的课程，所以对此比较感兴趣。关键词：生物纳米材料，生物化学，生物物理，生

2、物力学，生物电磁学，热力学，分子马达，纳米技术生物纳米材料的进展现代材料科学在亚微米与纳米水平的合成与控制方面不断取得进展，使得制造具有一定特性的功能材料成为可能。在纳米水平，生物材料展现出新的特性。材料科学与生物学之间的交叉领域已成为新的研究前沿。1生物芯片材料生物芯片是一个正在发展中的技术，对遗传诊断、药物发现及基础研究等方面具有重大影响，它的发展取决于生物纳米材料。它的主要进展包括两方面：一方面是纳米复合材料在生物芯片制备方面的应用，增强核酸、蛋白质与片基之间静态与动态的粘附力，促进小型化、高分辨率与多功能。目前，采用化学沉积方法可

3、在芯片片基界面制备0．4—21a,m的分子单层，也可制备0．4—2啪的由顶层、多孔渗水层与底层组成的多功能层。利用场控制的自组织技术可制备自动寻址的芯片界面材料。一个新研制的丸状芯片上的实验室装置(由纳米材料构建的微流系统组成)只需5hi核酸样品，即可诊断疾病。另一方面，生物芯片已拓宽它的应用范围，如植物药有效成分的高通量筛选，癌症等的临床疾病诊断，作为细胞内部信号的传感器。结合微电子磁技术，生物芯片已应用于单细胞分离、单基因突变分析、基因扩增与免疫分析。电场作用下自动寻址的细胞芯片也研制成功，既可用于基因功能研究与蛋白质亚细胞定位，又可

4、用于监测基因与蛋白质的瞬间2纳米生物仿生材料纳米仿生材料的研究集中在力学形变、微结构与功能方面。阐明生物纳米材料的生化过程、力学形变与运动规律有助于生物仿生材料的设计与制造。例如，坚果壳的结构无论从生物学或材料科学的角度看都是非常有趣的。它们的形状结合了最好的材料特性(p：1．2一1．4mg／m’；Young’SmodulusE：1．5—5GPa；fracturestrengthOff：l5O一34OMPa；MohrsHardness：2．5—5．0)。在功能方面，既能保护种子对抗外界的破坏，同时又能确保种子在发芽期间可从壳内出来。在工业

5、上，坚果壳作为软的抗擦物质，用于清洁精确部件进一步研究表明，这是由于其内部存在lO-20nm直径的草酸钙盐的单层分子结晶。这种生物矿化层的功能可能是：(1)储存大量的钙，满足细胞囊的要求；(2)增强组织的力学性能，对抗外界的破坏侵袭力。坚果壳提供了过量储层钙与周期性间隔处理钙的有效机制，在仿生材料设计方面具有应用前景。蜘蛛是一个制造丝蛋白的家族。这种丝经历数千年的进化，其结构已被优化修饰。这种丝具有平衡的硬度、强度与延展性，已被用作原子力学显微镜的探针。重组的蜘蛛丝已被用作纺纱纤维。丝纤维的生物仿生矿化过程已被用于制造特殊功能的生物复合材

6、料。磁性细菌能够控制磁铁的生物矿化过程。每个生物磁性分子被包裹一层膜，并排列成链状，在细胞内形成磁极。磁性粒子的直径在5O—lOOnm范围，每个细胞内有10个左右磁性分子。这些生物磁性分子有单个磁极，在液体中有超级弥散特性，可被用于免疫分析或诊断芯片。在软体动物的损伤修复期间，其组织再生涉及到壳生物材料的沉积。首先，形成一个有机层。这个由交叉连接的纤维组成，并形成33nm间隔的明暗带。接着，球粒结构的矿物质植入有机层，矿化过程发生。这表明有机层起着矿化形成的底物作用。这一过程对功能材料的制备非常有意义。昆虫的粘附系统由生物纳米材料组成。该

7、系统的摩擦特性与材料的结构及性质有关。由于由很多纳米颗粒组成，导致粘附摩擦力成几何级数增加。所以，昆虫能够在玻璃等物上粘附住，而不掉下来。生物陶瓷与聚合体材料的特性，通过不同排列方式植入纤维而得以优化其力学性能并修饰其结构。3生物纳米马达生物马达分子也称作纳米机器。它们在肌肉收缩，细胞移动、分化，囊泡转运，信号转导，DNA复制、卷曲与翻译方面起着重要作用。马达分子主要分为actin网络、kinesin与dynein超家族和与DNA相互作用的蛋白质。通过ATP水解，化学能被转化为机械能，导致马达分子构像发生改变，引起马达分子运动。人们已经详

8、细研究了这些马达的详细构与它们的运动轨迹，但是马达分子的生物力学机制仍然不太清楚。在此领域进行研究有助于纳米装置动力的发展。4生物纳米传感器生物系统拥有一些独特的能力，如控制晶体结构、相的方向