生物学术论文范文
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第1篇
1.1道德素质逐步下滑
当代大学道德素质状况主流是好的,但也存在很多负面的问题,并有逐步蔓延的趋势,比较突出的问题有以下几个方面。社会公德意识薄弱,传统美德观念淡漠,全球一体化进程的加快和市场经济的快速发展,打破了原有的道德观念体系,大学生群体在多元化的观念影响下迷失了方向,主要表现为社会公德意识淡薄,道德修养仍需提高,缺乏良好的道德理想追求,缺少社会责任感。个人主义、拜金主义倾向严重,在拜金主义、享乐主义的腐蚀下,部分大学生只注重个人发展和个人利益,忽略了个人发展和祖国利益、社会发展相结合,同时表现出强烈的拜金主义,为了谋取个人的利益,不惜丢弃社会责任,甚至践踏法律。大学生信仰迷失也是大学生道德素质下滑的突出表现。大学生诚信意识也在不断弱化,大学生群体中的考试作弊、就业毁约等现象也在某种程度上反映了当代大学生道德素质的下滑。
1.2心理承受能力和自我调节能力较差
夜上海论坛 据统计当代大学生有心理问题的人数正在逐年增加,心理问题干预也正在被高校重视,究其原因便是大学生心理承受能力和自我调节能力差的原因。“郁闷”、“失落”等词汇经常会出现在大学生口头,面对学习、情感、就业等问题,由于缺乏良好的心理承受能力和自我调节能力,又不能很好地借助外界的帮助,一些大学生陷进了困惑的泥潭,寻短见、暴力解决问题、自暴自弃等事件各个高校都已不再新鲜。大学生心理问题已经成为阻碍大学生成功成才的主要问题。
夜上海论坛 1.3社会适应能力有待提高
夜上海论坛 大学生社会适应能力简单的讲是指大学生在走到工作岗位上之后在心理、生活、工作环境以及人际关系等方面,能较快地认识、了解和熟悉外部环境,并使主体与客体协调一致的能力素质。众所周知,大学生就业难的状况正在逐年加剧,除了高等教育普及、社会经济形势变化等外部因素外,大学生自身的社会适应能力也是就业难的一个主要因素。大学生的适应能力、应变能力、创新能力等较之社会的需求都存在着不同程度的差距,如何提高大学生社会适应能力是其能否成功成才的重要因素。
1.4尊师重道的意识淡薄
夜上海论坛 中国历来被颂以礼仪之邦,尊师重道是中国人推崇的美德,《后汉书.孔僖传》中有云:“臣闻明王圣主,莫不尊师贵道。”,封建社会君王尚且如此,况乎寻常百姓。然而这种美德在一些大学生眼里正在逐步淡化。很多学生在校园了见到老师没有打招呼、问好的意识;在接受老师批评教育时表现漠然,无动于衷,甚至直接顶撞、谩骂老师;不尊重老师的劳动,上课迟到、早退、睡觉、说话、玩手机等现象较为普遍。
夜上海论坛 1.5不能很好的处理人际关系
夜上海论坛 大学生的人际关系问题已经成为近几年来大学生突出的问题,马加爵事件、复旦投毒案等校园暴力事件都反映出了大学生人际关系危机。当代大学生独生子女的比例正在不断增加,曾经的“小皇帝”在融入到大学生集体生活中后不能很好地处理与周围同学的关系。一些大学生以自我为中心,奉献意识差,我行我素过分的张扬个性,不能很好的顾忌周围同学的感受,这些都导致了其不能很好的与周围的同学相处,人际关系紧张,最终产生孤独、悲观等不良情绪,加之不能很好地进行自我调节,就酿成了一些校园悲剧的发生。
2武术文化在大学生人文素质教育中的优势分析
2.1武术文化有助于提高大学生道德修养
武术文化植根于中国传统文化,蕴含着中华文明的精髓,包含了哲学、伦理、美学、兵法、医学等经典传统文化,其中对于道德修养尤为重视,拳谚曰:未曾习武先习德。武德是武术习练者的必备的个人修养和行为准则,武德是武术文化的精髓和核心,对于当代大学生而言,弘扬武术文化,开展武德教育对于提高大学生的道德修养有着良好的促进作用。武德要求武术习练者要有良好的道德情操,高尚的人格,匡扶正义、除暴安良的社会责任感,不倚强凌弱、逞强斗狠的个人操守,谦虚谨慎、戒骄戒躁的个人修养等。这些对于当代大学生的道德修养的提升都有着良好的教育价值。另外,武术文化发展至今,传承下来了大量的古书典籍,拳彦拳谱,其中不乏对于武术习练者道德修养的说明,这些都可以作为大学生道德修养的教育的文字材料,还有一些生动形象的人物故事,鲜活而又真实,都是大学生教育的良好素材。
夜上海论坛 2.2武术文化有助于大学生建立和谐的人际关系
武术文化中和谐文化是其重要组成部分和典型特征,“持中贵和”、“天人合一”、“内外兼修”等思想都是其集中体现。武术文化中和为贵的思想对于当代大学建立和谐的人际关系有着良好的促进作用。由于和谐文化的深层影响,本来以技击为主要功能的传统武术文化,也具有了“和”的色彩。如“太极拳以静心养性、动中求静的运动方式,以绵缓斯文的运动风格,以‘舍己从人’、‘随曲就伸’、‘粘连黏随’的运动理念,以‘引进落空’、‘立身需中正不偏,方能八面支撑’的技击思想,不断地培养着人的忍让、谦虚的为人处世态度,塑造着中国人所特有的‘中庸’思想,体现着人与人之间和谐相处的观念,促进了人与人之间的和谐发展”。这些都体现了武术文化历来注重人与人之间的和睦相处。武德文化是武术和谐思想的一个重要基石,通过对习练者的道德行为、个人操守、民族情感等的沿袭和传承,使每一个武术人都具备一颗博爱、正义、自律、具备责任感的心,这些品格对于改善人际关系无疑是良性的推动。此外,在武术的习练过程中,通过招式、套路的不断研习、体悟,逐渐消磨习练者的好斗之心,培养其宽容、忍耐的品格,最终达到净化心灵,养成仁爱、谦逊的美好品德,这对与人和谐相处也有着独特的帮助。
2.3武术文化有助于培养大学生坚韧的意志品质
武术历来是中华民族强身健体、保家卫国的不二之选,在不同历史时期的改造与沉淀之下,武术文化中也逐渐形成了刚健有为、自强不息、不屈不饶的人文精神,武术对于增强习练者的身心健康、意志品质、道德修养都有着明显的效果。武术历来注重培养习练者的坚强意志品质,例如“要练武不怕苦”、“冬练三九,夏练三伏”、“欲学惊人艺,须下苦功夫”、“天行健,君子以自强不息”等拳彦和名句,都是武术文化中对习练者品格培养的警示,同时也是武术文化对于提高坚韧意志品质的彰显。在科技高度发展的今天,武术文化的熏陶同样可以培养人勤奋、刻苦、勇敢、不屈不挠、锐意进取等意志品质,这些品质对于当代大学生尤其重要,在逐渐远离战争的和平年代,在日益提高的生活条件下,在家长百般疼爱和过度呵护下,大学生的意志品质却出现了退化,经不起挫折,受不了磨难已经不再是个别现象,武术文化作为身体力行的文化,不仅有肢体的锻炼和磨砺,更有心灵和意志力的培养和塑造,这些特点是其他教育手段所无法达到的。参与武术运动,弘扬武术文化是培养和塑造大学生坚韧意志品质的良好途径。
夜上海论坛 2.4武术文化有助于传承传统文化,弘扬民族精神
夜上海论坛 中国传统文化孕育了武术文化,武术文化传承和保留了大量中国优秀的传统文化精髓,这也使得了武术文化具有了深厚的哲学底蕴和人文精神,已经超出了体育的范畴。中国传统文化中的哲学思想是中国人的思考方式和对事物的分析方法,这些在武术文化中都得到了良好的体现,例如:武术文化中天人合一的思想体现了和谐发展的哲学观、人生观、世界观;武术文化中“仁”的思想,可以培养习练者宽容、大度、仁爱等思想,因此,弘扬武术文化对于大学生继承和发扬优秀传统文化有着积极意义。民族精神是一个民族的生命力、创造力和凝聚力的集中体现,是一个民族生存、发展的根基和灵魂。武术文化中历来不乏仁人志士、各路豪杰为国捐躯、捍卫民族精神的事迹。南宋岳家军,捍卫山河力克金兵;明代抗击倭寇戚继光,保家卫国秉存大义;近代霍元甲,为民族气节迎战外国拳师等。武术文化在不同的历史时期虽具体内容各有不同,但爱国主义精神、民族自豪感始终贯穿其中,几千年来为了民族独立、国家兴盛、捍卫尊严,无数爱国志士前仆后继,英勇奋斗便是最好的佐证。如今虽然时代变化更,但其依然依然有良好的教育价值,值得大学生继承和发扬。
3结语
第2篇
夜上海论坛1海拔对水青树种子生物学特性的影响
夜上海论坛 种子重量反映的是种子的大小和饱满度，重量越大种子越饱满，内含较丰富的营养物质，更加有利于种子的萌发。有研究表明，虎杖(Rey-noutriajaponica)种群和瑞士阿尔卑斯山脉的近缘种的种子重量均随海拔的升高而增大(Mariko等，1993;Pluess等，2005)。杜燕等(2014)研究发现，不同生活型的植物中，除灌木和匍匐草本的种子重量与海拔呈负相关关系，其余生活型植物种子重量与海拔之间没有相关性。而甘草(Glycyrrhizauralensis)种子的干重与海拔的相关性均未达到显著水平(魏胜利等，2008)。本文研究发现，乔木树种水青树种子的干重随海拔升高呈现先逐渐升高后逐渐降低的趋势，其干重与海拔之间没有相关关系，这与前人的研究结果一致。种子形态大小与种子量均是种子生物学特征的重要参数之一，与种子重量和饱满度密切相关，而种子的大小主要体现在种子的长、宽、厚，并受到遗传和生态因子的制约而形态各异。有研究表明，甘草(Glycyrrhizauralensis)种子的长、宽、厚与海拔的相关性均未达到显著水平(魏胜利等，2008)，而栓皮栎(Quercusvariabi-lis)种子的长宽比与海拔有显著正相关关系，海拔越高种子长宽越大，即种子形状变得细长(方芳等，2013)。我们的研究发现，水青树种子的形态特征与海拔呈现明显的负相关关系，即随海拔升高呈现出下降的趋势，这与前人的研究结果明显不一致。海拔是一个复合环境因子，不同海拔的光照、温度、水分、土壤等生态因子均是影响种子形态分化的主要生态因子，各因子并不是孤立的，而是综合起作用(柴胜丰等，2008);植物种子的重量和海拔的相关性具有区域性和种间差异，并因其生活型而异(杜燕等，2014);位于不同海拔生境的种群所承受的生境选择压力也有一定的差异，最终可能导致种群间的遗传分化(金则新等，2007)。因此，水青树种子的干重和饱满度等生理特征随海拔高度发生变化的情况可能是遗传及各生态因子综合作用的结果。另外，植物的生殖投资随着海拔的升高而减小(Hautier等，2009)，而营养生长随着海拔的升高而增大(Young等，2002;Hautier等，2009)，这同样会影响到种子的形态特征和生理特性，从而导致水青树种子的形态特征(长、宽、厚)和生理特征呈现随海拔的升高而减小的趋势。已有的研究表明，许多植物种子的萌发率、发芽势和萌发速率随海拔的升高而增大(Mariko等，1993;Pluess等，2005;魏胜利等，2008;王桔红等，2009)。而Leucochrysumalbicans(Gilfedder和Kirkpatrick，1994)和Chenopodiumbonus-henri-cus(Dorne，1981)的种子萌发率却随海拔的升高而降低。对帚石楠(Callunavulgaris)和苏格兰欧石楠(Ericacinerea)的研究发现采自最高海拔的种子具有最高的萌发率(Vera，1997)，但是种子的大小并不影响它们的萌发。对青藏高原东部高山草甸植物的研究发现其萌发力与海拔之间存在显著的负相关关系(Bu等，2007)。本研究发现，水青树种子的萌发率、发芽势和活力指数均与海拔呈极显著负相关关系，即随海拔的升高而逐渐降低，这与Leucochrysumalbicans(Gilfedder和Kirkpatrick，1994)、Chenopodiumbonus-henricus(Dorne，1981)和青藏高原东部高山草甸植物(Bu等，2007)种子萌发的结果一致，而不同于其他植物的研究结果。这可能是因为高海拔水青树种子的种皮比较厚，胚根突破种皮需要较长的时间，种皮随着海拔的增加而加厚，多酚类物质增加，减小了种皮的渗透性，增加了胚根突出种皮的阻力(Dorne，1981)，因而降低了萌发率和发芽势，减缓了萌发起始时间。实验过程中我们也观察到，采自海拔2200～2300m的种子萌发起始时间明显晚于另两个低海拔高度的，而且2300～2400m区段的水青树种的种皮明显比其他海拔的种子颜色深，在种子萌发前期萌发的种子比较少，在萌发实验结束后的近一个月还能发现有种子间断地萌发的现象，这也印证了前面的观点。综上可以看出，除种子干重外，水青树种子的其他生物学特性与海拔之间的相关性均达到极显著水平，这说明海拔对水青树种子的生物学特性具有较大的影响，是导致水青树种子生物学特性地理变异的主要生态因子之一。
2母树大小对水青树种子生物学特性的影响
一般，随着年龄的增长树木的胸径会逐渐增大。因此胸径的大小在某种程度上反映了树木年龄的大小。有研究表明，古侧柏(Platycladusorientalis)种子干重、发芽指数与树龄无显著相关关系，随着树龄增加其种子依旧保持较高的发芽能力(常二梅等，2012);而对黑松(Pinusthunbergii)(韩广轩等，2009)和海岸松(Pinuspinaster)(Alvarez等，2005)的研究发现，母树大小与萌发率之间的相关性不明显。对Carexsecalina种子的萌发研究表明，其植株大小并不决定种子的大小，其萌发频率以不同的方式在不同的种群中随着年龄而发生改变(Lembicz等，2011)。本研究表明水青树种子的各生物学特性均随着胸径的增大呈现先升高后下降的趋势，最大径级的水青树植株的干重、饱满度、萌发特性和形态特征并不表现为最大，除种子的宽和厚与胸径之间呈极显著的正相关关系，其他生物学特性与胸径之间的相关性并不显著，这表明母树大小对水青树种子生物学特性的影响较小，与前人的研究结果相似。徐庆等(2001)研究发现，四合木(Tetraenamongolica)种群的生殖期根据其生殖年龄和生殖分配大小可分为生殖起动期、生殖增长期、生殖高峰期和生殖衰退期;其生殖值(平均产种子数、当年生长枝、叶、花或果的年净生长量)和生殖分配随着年龄的增加表现出先增加后减小的趋势，其最大值均出现在生殖高峰期，而在生殖衰退期呈现逐渐下降的趋势。而植物当年生枝叶、花果的生长将明显影响到种子的生理特性，从而导致种子的生理特性呈现相似的变化规律。我们的研究发现，水青树种子的干重、饱满度、萌发等生理特征指数的最大值均出现在胸径30～40cm阶段，在此之后均呈现逐渐减小的趋势。因此我们推测，水青树的生活史中可能同样具有与四合木相类似的四个生殖期，在胸径30～40cm阶段正处于生殖高峰期，此时其生殖值和生殖分配均有可能达到最大;之后则逐渐进入生殖衰退期，分配给生殖的能量也就相应的减小，从而影响到水青树种子的干重、饱满度和萌发等生理特性。在后续研究中，尚需对水青树植株的生殖值、生殖配置与年龄之间的相关性进行详细研究，以探讨水青树生殖期的特征及其与种子生物学特性之间的关系。本文中，水青树种子形态特征的最大值均出现在40～50cm径级，与干重、饱满度和萌发特征的最大值所出现的径级并不相吻合，其原因尚不清楚，有待进一步研究。
夜上海论坛 作者：李怀春 甘小洪 张泽鹏 张春晓 宋蔺 单位：西华师范大学生命科学学院
第3篇
由于篇幅限制，本文下面着重介绍聚合物纳米药物。迄今为止，用于纳米药物输送的载体主要是聚合物［12］。因为聚合物主要有以下优点：分子量大，由于EPR效应，作为载体能使药物在病灶部位停留较长时间，延长疗效。可通过调节聚合物物理化学性能和自身降解而达到缓释或控释药物的目的。易功能化，可把一些具有靶向作用或控释功能的组分键合在聚合物粒子表面。可调控的生物降解性，避免药物释放后聚合物载体材料在人体器官聚积，产生毒副作用。（1）聚合物键合药物。聚合物键合药物又称为聚合物前药，它们的生物活性取决于键合的小分子药物是否能够在病变区被及时释放出来。传统的小分子化疗药物在给药过程中遇到许多问题，如在水中溶解性和稳定性较差、体内迅速清除、毒副作用大等。聚合物键合药物采用化学桥联稳定药物分子，将小分子药物以可降解的化学键键合到聚合物骨架上，可以有效避免纳米颗粒在体内循环过程中不必要的药物泄露，而通过不同的化学键的选择，特别是那些对病变局部环境敏感的化学键，比如pH和酶敏感化学键，可以实现在肿瘤组织或肿瘤细胞内的可控释放，这使得其相对于通过物理相互作用包载型的纳米药物更加具有优势。常见的聚合物骨架包括聚乙二醇（PEG）、聚谷氨酸（PGA）、聚N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺（HPMA）。Duncan等研发了一系列HPMA抗肿瘤键合药物，目前正在进行临床I、II期研究。化疗药物是以Gly-Phe-Leu-Gly键合到聚合物骨架上。通过细胞内溶酶体的酶解作用，键合的抗肿瘤药物可以被有效地释放出来，达到了细胞内给药的要求［13］。再比如将galactose键合到聚合物骨架上可以有效地增加这些纳米药物的肝靶向性［14］。（2）聚合物-蛋白质结合体：聚乙二醇和多糖经常用于制备蛋白质高分子共价结合体。获FDA批准可在临床上使用的聚合物-蛋白质结合体大多数是由聚乙二醇制备的（PEGylation）。PEGylation可增加蛋白质的水溶性和稳定性，又可降低其相应的免疫原和抗原性，从而延长药物在体内的循环半衰期［15，16］。如罗氏公司生产的PEGasys（PeginterferonAlfa-2a）可以使干扰素在血清中的半衰期提高50-70倍［17］。高分子蛋白质结合体的制备方法有：带有功能基团的高分子链与蛋白质活性部位直接连接；将与蛋白质具有特异结合作用的分子首先与高分子以共价键结合，而后实现高分子与蛋白质的特异性结合。目前关注的热点之一是对于具有治疗作用的蛋白质和催化功能的酶等生物特异性蛋白质，与高分子结合后如何保持其生物功能的问题。（3）RNA纳米颗粒：在药物开发史上，化学药物和蛋白质药物已出现，RNA药物或以RNA为目标的药物将是药物开发的第三个里程碑。RNA是由腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）构成的一种核糖核酸高分子.与Watson-Crick的DNA碱基配对（A-T，G-C）的双螺旋链的结构不同，RNA的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用。通过底端向上的“自组装”技术，包括模板法和非模板法，RNA分子可以构建种类繁多的和具有生物功能的纳米结构。RNA纳米治疗剂的独特之处在于，其支架、配体和治疗剂都是由RNA组成，由于其均匀的纳米级尺寸、良好的生物相容性、低毒性和目标特异性，使其有利于在活的机体内应用而不会在正常器官内积累［18］，为癌症的治疗提供了参考意见。郭培宣等人于1986年构建phi29DNA组装马达，是至今所能构建最强大的生物马达。1987年郭等人［19，20］报道了phi29噬菌体中由pRNA（packagingribonucleicacid，简称pRNA）驱动的纳米马达。该纳米马达的功能是包裹DNA并将DNA运送到病毒衣壳中，ATP为这种RNA马达提供能量。随后，郭的研究团队证明pRNA分子可以经过改造构建成二聚体、三聚体和六聚体的纳米颗粒，从而开创了RNA纳米技术［21，22］。利用此技术，该团队研发了一系列多功能RNA纳米治疗剂，可用于靶向治疗肿瘤，且不会损伤正常组织。例如［23-26］，利用重新改变结构的RN段携带多达4个治疗和诊断模块构建出了超稳定的X形RNA纳米颗粒。这些RNA纳米颗粒可纳入沉默基因的小干扰RNA，调控基因表达的micro-RNA，靶向癌细胞的核酸适体，或是能够催化化学反应的核酶［27］。（4）固体聚合物纳米粒子。其制备方法包括单体聚合成聚合物纳米粒子和聚合物后分散自组装形成固体纳米粒子。常见聚合物载体有聚氰基丙烯酸烷酯、聚乳酸、聚（乳酸-乙醇酸），以及天然大分子如壳聚糖和白蛋白等。药物通过物理吸附或化学键合方法引入载体。Abraxane是第一个获FDA批准的聚合纳米粒子药物，用于乳腺癌、肺癌和胰腺癌的治疗，由白蛋白纳米粒子和键合的paclitaxel组成，尺寸约130nm［28］。聚合纳米粒子作为药物载体除需具备生物相容性和生物降解性之外，单分散性要好。将纳米粒子表面接枝PEG可有效增强分散性和在体内的循环稳定性。此外，研发多功能纳米粒子以便提高靶向性也是当今研究的一个热点。（5）聚合物纳米胶束。常见小分子表面活性剂形成的胶束稳定性较差，不适于药物运输。而聚合物纳米胶束，具有载药量高、载药范围广、稳定性好，体内滞留时间长等优点［29，30］。常用于难溶性药物、大分子药物及基因治疗药物的载体，还可实现靶向给药，具有广泛的应用前景。聚合物纳米胶束通常是由具有亲水部分和疏水部分的两亲嵌段共聚物在水中自组装形成的纳米级大小的核-壳型胶束，尺寸大约20-100nm。其中亲水部分多由PEG组成，疏水部分多由聚乳酸、聚环氧丙烷、聚氨基酸组成。目前至少有6种聚合物纳米胶束抗肿瘤药物进行临床研究。纳米药物是具有巨大发展前景的新型药物，其在医药领域的发展必将引起疾病诊断和治疗的革命。目前，纳米医药技术的基础理论及纳米药物的制备工艺等还很不完善。基础理论方面，人们对纳米药物在体内的行为，包括组织分布、药代动力学和药效，以及它们与载体的化学结构和物理性能之间的相互关系，都缺乏深入和系统的研究；从制备工艺来讲，制备工艺要求操作方便、成本低、易于工业化放大生产，产品性能要稳定。因此，纳米技术在医药领域中的研究还需做大量的工作。其未来发展方向是增强载药量、提高靶向作用及控释能力、降低超敏反应［31］。
2纳米生物医用材料
纳米生物医用材料是纳米材料与生物医用材料的交叉，在人类康复工程中发挥重要作用。纳米生物医用材料将解决临床对伤口敷料、人造皮肤、人造血管和组织工程支架、高性能组织修复、器官替换的迫切需求［32-34］，而且已显示出巨大的潜在应用价值。材料支架在组织工程中起着重要作用［35］。模仿天然的细胞外基质结构而制成的纳米纤维生物可降解材料已开始应用于组织工程的修复和再生。由于软骨再生能力有限，软骨组织工程领域的发展具有重要意义，特别是在治疗老龄化社会日益流行的大关节骨关节炎方面［36］。嵇伟平等采用塑性变形和化学处理方法在Ti6A14V合金上制得一种新型多孔纳米晶体，通过体外实验研究了成骨细胞在纳米Ti6A14V合金表面的黏附情况。结果表明，与普通钛合金相比，纳米表面钛合金早期就能使成骨细胞伪足伸展良好，促进成骨细胞紧密贴壁和早期融合，与细胞黏附相关的Integrinβ1的表达也高于普通钛合金，为将纳米技术应用到人工关节等植入器械领域提供了新的方向［37］。还可以将纳米骨材料［38］植入体内填充各类型的骨缺损，其网状结构可生长出很多新生的骨细胞，所有填的纳米骨材料，最后会降解消失，骨缺损部能完全被新生骨取代。目前医用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合骨充填材料已投入市场，对骨缺损的恢复具有较好的作用。纳米技术与生物医学的结合，为医学界提供了全新的思路，在医学领域的应用已取得一定成果。但目前大多数研究还处于动物实验阶段，仍需大量临床试验予以证实，纳米材料应用的生物安全性也有待进一步提高。这就要求生物医学研究者与纳米材料的研究人员合作需进一步加强，制造出更先进的生物医用纳米材料。
3纳米诊断学
夜上海论坛 纳米诊断学是纳米生物技术在分子诊断中的应用，对于发展个性化治疗具有重要意义。目前纳米生物技术在临床诊断方面的研究主要集中在纳米生物传感器［39，40］和成像技术［41，42］、使用制造纳米机器人在细胞水平上进行维修，生物标志物的提取及测定等［43，44］领域，以疾病的早期诊断和提高疗效为目标。
3.1体外生物分子检测
超灵敏的生物分子检测方法可以服务于临床诊断［45，46］。由于待测分子含量很少，因此，对方法的检测灵敏度有很高要求。纳米材料特有的性质可以极大地提高分子检测的灵敏度和简便性［47，48］，人们研究了各种各样的超微量生物分子检测的信号放大方法［49，50］。丁良等［51］利用纳米晶体中阳离子交换反应释放的阳离子来诱导荧光染料，用于痕量生物分子的检测，取得良好效果。实验表明基于ZnS纳米簇的阳离子交换放大器的检测性能优于酶联免疫吸附测定法（ELISA），检测限低1000倍。标志着利用便携式床旁检测设备检测生物标记物成为可能。
3.2体内诊断
夜上海论坛 3.2.1注射PEG-Glu-GNPs后肿瘤的轮廓很容易与周围组织区别开来，这种复杂的探针可以实现体内疾病的早期诊断，大大有助于癌症或癌转移的早期发现［52］。另外开发体内神经递质参与脑化学的监测是一项具有挑战性的工作，有助于进一步理解生物分子在病理和生理上的作用。Liu等［53］报道了一种新型的封装有金纳米颗粒的玻璃毛细管来感应大脑多巴胺，结果表明，全氟磺酸改进Au/GCNE可成功用于监测麻醉大鼠纹状体的多巴胺。Kempen等用光学显微镜和扫描电镜定位、观察金纳米粒子聚集的脑肿瘤模型，发现纳米颗粒仅在含有脑肿瘤细胞的区域内聚集，在正常脑组织周围没有发现［54］。3.2.2量子点（半导体纳米晶体）量子点是以CdSe为核、CdS或ZnS为壳的核-壳型纳米体，具有优良的光谱性能。水溶性的量子点在生物化学等研究领域显示了极其广阔的应用前景。它的细胞毒性低，可用于活细胞及体内非同位素标记的生物分子的超灵敏检测。李朝辉等［55］利用反相微乳液技术，以CdTe量子点为核，SiO2为壳，一步制备了表面带有氨基和磷酸基团的核壳型量子点荧光纳米颗粒.该颗粒水溶性好，大小均匀，有效改善了CdTe量子点的不稳定性，成功实现了对肝实质细胞的识别。由于量子点技术有其独特的标记特点，它必将成为今后生物分子检测的尖端技术，为DNA检测（DNA芯片）、蛋白质检测（蛋白质芯片）和探索蛋白质-蛋白质之间（抗原-抗体、配体-受体、酶-底物）反应原理提供更先进的方法。同时也将极大推动生物显像技术和生物制药技术的迅猛发展，给疾病的诊断和治疗带来巨大进步。3.2.3纳米磁性颗粒较大尺度的磁性纳米颗粒呈现铁磁性，在交变磁场的作用下可通过磁滞现象产热，用于癌症的靶向热疗［56］。而粒径小于20nm的磁性纳米颗粒通常显现出超顺磁性，可被广泛应用于临床诊断领域。目前在临床诊断方面较为成熟、发展较快的应用主要包括：磁共振成像、生物分离、细胞筛选等。（1）磁共振成像（MRI）作为一项新的医学影像诊断技术，近年来发展十分迅速，所提供的特有信息对诊断疾病具有很大的潜在优越性。利用超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒在生物体组织内的特异性分布，有助于提高该部位肿瘤与正常组织的MRI对比度，因而作为造影增强剂被应用于MRI，进行肿瘤及其他疾病的诊断［57］。（2）生物分离。因磁性纳米颗粒具有易操控性、比表面积大等优点，使功能化的磁性纳米颗粒的应用具有很大的吸引力［58］。当前磁分离的研究涉及生物领域的多个方面，如血液中金属离子的去除，蛋白质、核酸等的富集、固定化酶的回收与重复等［59］。Yan课题组［60］利用磁性氧化铁粒子作为载体固定蛋白酶A，并利用其能够与乙肝病毒表面抗原抗体发生特异性结合的性质，达到测定乙肝病毒的目的。（3）细胞筛选。当组织或血液中仅有微量癌细胞的时候，通过特定的技术就可以精确地检测到，从而实现对疾病的早期诊断和治疗，必将为病人获得宝贵的治疗时间，提高治愈率。所以细胞筛选具有重要的意义。免疫磁珠细胞筛选法可在几分钟内从复杂的细胞混合物中分离出很高纯度的细胞。Mousavi等［61］等开发了一种新型的与金纳米条结合的微流控芯片，利用高效免疫磁珠法捕捉人血中极少量的细胞，可以达到简单而有效的检测高纯度目标细胞的目的。可以预见，在未来，更加精确的细胞筛选技术将是一个非常热门的研究方向［62］。虽然功能化的磁性纳米材料已经有了广泛的应用，但如何设计更简单的制备过程和更新颖的功能化方式以使材料本身具有更好的分散性和使用寿命，仍是研究者们探索的方向.3.2.4纳米生物传感器在癌症研究领域，利用纳米技术制成的传感器可望使各种癌症的早期诊断成为现实［63］。纳米传感器灵敏度很高，在进行血液检测时，当传感器中预置的某种癌细胞抗体遇到相应的抗原时，传感器中的电流会发生变化，通过这种电流变化可以判断血液中癌细胞的种类和浓度。目前越来越多的风险投资正在涌入这一领域，但这一技术在实用中还有一些技术难题需要解决。今后可能会有多种纳米传感器集成在一起被置入人体，以用来早期检测各种疾病。3.2.5生物芯片生物芯片是基因生物学与纳米技术相结合的产物，它不同于半导体芯片，它是在很小的几何尺度的表面积上，装配一种或集成多种生物活性分子，仅用微量生理或生物采样，即可同时检测和研究不同的生物细胞、生物分子和DNA的特性，以及它们之间的相互作用，获得生命微观活动的规律。具有集成、并行和快速检测的优点，生物芯片技术已经成为21世纪生物医学工程的前沿科技。基于纳米结构阵列的蛋白质芯片和微流控芯片技术在诊断学和生物传感技术方面的应用具有巨大的潜力［64］。Ali等［65］制备的基于氧化镍纳米棒的微流控生物芯片，采用电化学检测法来测定人体血液中的总胆固醇浓度，线性范围为1.5-10.3mmol/L，灵敏度高达0.12mA•mmol-1•cm-2。DNA芯片技术可以快速分析大量的基因信息，从而使生物医学工作者可以研究并收集基因表达和变异信息，还可用于监测不同的人体细胞和组织基因表达，以检测癌症或其它疾病所对应的基因的变化。3.2.6纳米机器人纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。“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”。以色列科学家研发出一种“胶囊相机”，将摄像头内置入比普通感冒药稍大的胶囊内，以大约每秒14张照片的频率拍摄消化道内的情况，并同时传回外置的图像接收器，可进行人体消化道肿瘤监测。还可将纳米机器人注入人体血管内，进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，用于动脉粥样硬化的治疗；可吞噬病毒，杀死癌细胞；可将纳米机器人以插入导管的方式引入到尿道或胆道里内，直接到达结石所在的部位，并且直接把结石击碎，进行肾结石、胆结石的治疗；还可进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA，把正常的DNA安装在基因中，这样可以从根本上治愈遗传缺陷或病毒，使机体正常运行。未来发展趋势是当机器人医生发现可疑病变组织后，立即能伸出“手”来取样进行活检。纳米机器人在体内的生物传感与智能配送生物活化剂有很大潜力［66］。
4纳米材料和纳米生物技术的安全性问题
夜上海论坛 随着纳米技术的迅速发展，不可避免地导致含有纳米颗粒的工业废水的排放［67］，纳米材料的潜在的免疫毒性机制所引起的不良反应还没有得到足够的重视［68］。纳米颗粒可直接穿透人体皮肤引发多种炎症；可穿透细胞膜，将异物带入细胞内部，对人体脑组织、免疫与生殖系统等方面造成损害等。如二氧化钛容易在饮用水中聚集，从而污染环境、影响健康。接触二氧化钛纳米微粒后，人体肺部将可能出现炎症。银纳米颗粒目前已被大量使用。研究表明，即使它在环境中的聚集量很低，也会对水中无脊椎动物造成伤害。碳纳米管是工业和实验所需的材料，注射了碳纳米管的老鼠会产生动脉粥状化、线粒体脱氧核糖核酸损伤等反应。当摄入量较大时，对肌肉细胞也有毒性，会对人体健康有不利影响。但尽管纳米生物技术的应用有一定安全性的问题，它的应用也会越来越广泛，同时这也为纳米技术将来的发展指明了方向——如何提高其安全性问题是研究的目标之一。
5发展前景
