【精品】奈米生物測定學(xué)ppt課件

1、第六章 奈米生物測定學(xué) 本章重點(diǎn)奈米科技應(yīng)用在生醫(yī)上會有宏大的突破性發(fā)展，在這一章中，他將會發(fā)現(xiàn)由自然界中奈米機(jī)構(gòu)所組成的物質(zhì)，例如：脂質(zhì)、DNA與蛋白質(zhì)，我們也會討論到生物運(yùn)算，並以細(xì)菌的視網(wǎng)膜色素為基礎(chǔ)來運(yùn)用蛋白質(zhì)的3D光學(xué)修正。生物資料，如DNA可用來當(dāng)作感測器也可用來製作奈米鉸鏈、奈米線和奈米黏著劑。.6.1 簡介自然界的現(xiàn)像就是根本的奈米科技。奈米機(jī)器人從有生命開始就存在自然界中，而奈米機(jī)器人就是所謂的細(xì)菌與病毒。ATPase直徑12nm的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。奈米尺度的組織，如蝴蝶翅膀上之光學(xué)結(jié)構(gòu)，其外貌非常像金屬但非金屬的顏色。在4奈米離子通道裡的極敏感化學(xué)感測器。合成奈米資料要比最好的人造

2、資料強(qiáng)度來的強(qiáng)，像支架、絲綢、甲殼，將太陽光改成化學(xué)能的方法。 .昂貴的資料與好的資料兩者是不一樣的，製造生物本身無法製作的資料，發(fā)展新的合成資料或結(jié)構(gòu)而應(yīng)用在生醫(yī)方面，因自然界提供的資料或物質(zhì)還不夠，所以我們想要發(fā)展奈米科技。如何向生物學(xué)習(xí)呢？1.知道某些行為是能夠發(fā)生，不知它能否符合一些科學(xué)上的定律。2.搜集自然界如何產(chǎn)生某些現(xiàn)象的原理，在奈米世界中的物理、化學(xué)和資料科學(xué)有哪些理論？從生物中我們可以學(xué)到，只由少數(shù)根本的單元就可自行聚集成較複雜的結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)可變化並再自行聚集或更複雜且有感測功能的結(jié)構(gòu)。生物中最根本的三種細(xì)胞脂質(zhì)、蛋白質(zhì)與DNA他們是如何自行聚集成結(jié)構(gòu)或元件。 .6.2

3、脂質(zhì)就好像奈米磚塊與灰泥脂質(zhì)就是他所需求的磚塊?；夷嗫梢詫⑺鼈冞B接在一同在一個(gè)非共價(jià)鍵的方塊之中，像蛋白質(zhì)的窗戶和旋轉(zhuǎn)門，而且DNA圖書館就像是附加的現(xiàn)代化的生活設(shè)施。製造者有才干自我組成適合高順序的結(jié)構(gòu)。在活化脂質(zhì)時(shí)(譬如在乾燥的脂質(zhì)中參與水)，他們就會自動(dòng)地組成他們所需求的結(jié)構(gòu)。.脂質(zhì)結(jié)構(gòu)脂質(zhì)是多分子，含有碳?xì)浠衔锏奈捕?，是疏水性，或者不溶於?就像油不溶於水普通)。而一個(gè)極性的頭端則親水性或是可溶於水。整個(gè)脂質(zhì)分子的長度是2.4nm，從這些分子我們可以製造超級分子結(jié)構(gòu)，它在大小上是百倍的奈米尺到微分子粒。脂質(zhì)，就像親水性的頭端基和疏水性的尾端基所組成合成的混合物，在油與水中都可溶解。合

4、成自然萃取或化學(xué)技術(shù)製造。數(shù)千百種不同的雙親油，親水性架構(gòu)，已經(jīng)被萃取、合成及研討。 .自成組織的分子結(jié)構(gòu)當(dāng)水參與脂質(zhì)時(shí)，一切極性頭端基會溶解在水中，然而碳?xì)湮捕瞬粫莒端?，但會靠凡得瓦爾力相互緊黏著。碳?xì)湮捕嗽趦?nèi)部，頭端基突出於水中所組成。一個(gè)具有單一碳?xì)溴€和一個(gè)大的可溶於水的頭端的化合物，那麼微膠體便能自動(dòng)產(chǎn)生。典型的這種化合物即是一切肥皂和清洗液體的清潔劑，它們在清潔方面的成效正因?yàn)槿魏斡托缘臍埩粑锒伎梢匀芙庠谖⒛z體的碳?xì)渲行难e，這些微膠體在水中被懸浮而且可以很輕易的被清洗掉。六晶相-內(nèi)部待有碳?xì)湮捕撕屯獠坑兴拈L管狀脂質(zhì)。.有關(guān)脂質(zhì)的模板生物分子自我組成的特性的遺傳，被用來製造其他的

5、非生物結(jié)構(gòu)。量子特性，如黃金是閃亮金黃色，但在直徑20時(shí)是美麗的葡萄酒紅色。製造超微小的東西時(shí)，不只大小是要素，就連它的形狀，也會決定這資料的特性。製造奈米桿狀物，我們可以利用脂質(zhì)，它構(gòu)成“反六邊形，油含水結(jié)構(gòu)。脂質(zhì)模板的構(gòu)造，促使奈米粒子沿著水中管成長，構(gòu)成奈米桿狀物，而不是球型。.6.3 我組成單層構(gòu)造SAMs是在外表上利用一個(gè)自我組成進(jìn)程所構(gòu)成的單底。除了利用拒水/親水群去組成自我組合進(jìn)程。自我組合主要是由強(qiáng)烈的交互作用在固體的次基層和一個(gè)特化的功能群所在分子內(nèi)構(gòu)成。最多最寬廣的SAM系統(tǒng)研討是單層在金質(zhì)外表上的脘硫醇型構(gòu)。脘硫醇其碳?xì)湮捕?-4nm長，頭端被設(shè)計(jì)為連接金質(zhì)外表，如硫醇群

6、-SH。.在硫醇和金子之間的強(qiáng)烈反應(yīng)，當(dāng)金質(zhì)外表被放在含脘硫醇的稀釋溶液中，一個(gè)單層脘硫醇經(jīng)由硫醇群將本人貼在金質(zhì)外表上，這碳?xì)湮捕伺懦梢涣衼K由外表向外指出。一但外表被覆蓋一單層分子，其他更多的脘硫醇就無法再吸附。金質(zhì)次基層可以用溶液移除及潤濕的，去移除過多的脘硫醇，留下外表覆蓋一分子單層。SAM型態(tài)技術(shù)，功能性的群體更可被用來改變外表的特性，譬如，利用製造甲基群的作用群，外表就可以構(gòu)成拒水的，水因此會離開外表。利用代負(fù)電的磷酸群取代乙醇群，製造親水外表，並且完好的可被水淋濕。這外表對酸性很敏感，可以作為測量PH質(zhì)的變化。SAM構(gòu)造的分子可影響基層資料的電子特性。.6.4物件的製造部分蛋白質(zhì)利

7、用20個(gè)氨基酸的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一群多糖體，被用來做某些東西的開關(guān)，運(yùn)送某物，感覺、嚐、聞、產(chǎn)生能量、將日光產(chǎn)生糖、氮?dú)廪D(zhuǎn)成阿摩尼亞化學(xué)肥料等。蛋白質(zhì)由氨基酸所構(gòu)成，有20多種普通氨基酸被連結(jié)並運(yùn)用，側(cè)鏈可以是距水性或親水性 、正電或負(fù)電。生物統(tǒng)合成這些氨基酸的線性聚合體，聚合體可以改造，再將一個(gè)聚合體轉(zhuǎn)成，合成一個(gè)特別穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)。利用超級電腦，我們根本搞不清楚他是如何完成的。球形蛋白質(zhì)直徑通常為2-8nm，概括八萬個(gè)不同的蛋白質(zhì)在人體內(nèi)，蛋白質(zhì)可作為特別催化劑，如神經(jīng)細(xì)胞中的離子通道，去傳遞神經(jīng)衝動(dòng)。.奈米量測馬達(dá)每個(gè)活細(xì)胞都由超微小旋轉(zhuǎn)纖維所驅(qū)動(dòng)，它叫做ATPase。軸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)允許AT

8、Pase將ADP(二磷酸腺塩)轉(zhuǎn)成ATP(三磷酸腺塩)，ATP經(jīng)由這個(gè)程序合成一個(gè)高能量分子，被用來驅(qū)動(dòng)堅(jiān)持細(xì)胞存活的化學(xué)反應(yīng)。ATPase複合體是一個(gè)奈米化的馬達(dá)，它大約是12nm直徑寬，並且計(jì)算出每一秒17轉(zhuǎn)的無負(fù)載速度。在有質(zhì)子梯度差出現(xiàn)時(shí)，它是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，就像一旦沒有質(zhì)子梯度時(shí)，它是逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)普通。蛋白質(zhì)第三結(jié)構(gòu)是經(jīng)由包覆一多縮氨基酸連成為-三維結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的。.生物計(jì)算機(jī)-一個(gè)以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的菌化視網(wǎng)膜紫質(zhì)3D光學(xué)記憶體菌化紫質(zhì)是在細(xì)菌的脂質(zhì)細(xì)胞上所發(fā)現(xiàn)的紫色蛋白質(zhì)鹽水暈細(xì)菌，生長在極度塩化的環(huán)境，在高溫且近厭性的狀態(tài)。菌視紫質(zhì)是一個(gè)相當(dāng)難纏的蛋白質(zhì)。例如，就算在溫度高達(dá)140C的乾

9、燥環(huán)境，暴露在空氣中或陽光下數(shù)年不受影響，它可以忍受PH值0-12或是高濃度塩化(3M)狀態(tài)，甚至可以加在塑膠中，依舊不受影響。不是一切生物製造的東西都是很脆弱的。細(xì)菌利用它將光線轉(zhuǎn)換成電能跟化學(xué)能。.細(xì)菌紫質(zhì)在光線驅(qū)動(dòng)的蛋白質(zhì)，當(dāng)它吸收光線時(shí)，它將一個(gè)質(zhì)子運(yùn)送送過細(xì)胞璧。這轉(zhuǎn)運(yùn)呵斥質(zhì)子的不平衡，或稱梯度差，這些質(zhì)子梯度現(xiàn)在被ATPase蛋白質(zhì)加以利用，像一個(gè)小型的太陽能細(xì)胞?？勺霆?dú)一個(gè)超快速雙向穩(wěn)定，製造三維光學(xué)記憶的紅綠開關(guān)。綠色雷射光驅(qū)動(dòng)菌視紫質(zhì)從地面狀態(tài)轉(zhuǎn)換成啟動(dòng)狀態(tài)，稱為Q狀態(tài)。紅色雷射光驅(qū)動(dòng)從O狀態(tài)到中介的P狀態(tài)，再到穩(wěn)定的Q狀態(tài)。.利用這兩種雷射，我們可以將菌視紫質(zhì)從一穩(wěn)定狀態(tài)驅(qū)

10、動(dòng)到另一穩(wěn)定狀態(tài)。這兩種雷射(綠和紅)放在這立方塊的正確角度上，我們可以在這三維空間中的立方塊內(nèi)任何一處寫入資訊。以低密度的雷射讀出本來存放的資料，所以它將不會有轉(zhuǎn)換。發(fā)出非常低密度的紅光雷射穿過菌視紫質(zhì)，這區(qū)域中假設(shè)在O狀態(tài)的，將會吸收紅光，而假設(shè)這些區(qū)域是在Q狀態(tài)的將會允許紅光穿過它。然後就可以用高密度的光感測器讀出。這種記憶體至少有三種好處。首先，這讀與寫的操作可以視平行達(dá)成的。第二，這是屬於光學(xué)的技術(shù)，而光子比電子快上許多。第三，因?yàn)檫@記憶體是第三度空間的，每一立方公分1011 到1013bit，將這跟二維的光學(xué)記憶加以比較的話，是每一立方公分108 bits。.離子通道好像感測器脂質(zhì)

11、膜對水合離子是絕佳的絕緣體，譬如鈉離子和氯離子。這需離子通道可被想像成一個(gè)神聖的管子，它允許離子經(jīng)由它的洞穿過。這離子通道的開啟與關(guān)閉來自外來的刺激。假設(shè)化合物和管口結(jié)合，它能夠就會很簡單的擋住了通道，所以離子就不能通過。離子的穿透，利用電流的流進(jìn)與流出測出，在每一秒裡可以有一個(gè)到一千萬個(gè)鈉離子穿過離子通道。好像百萬個(gè)電子穿過銅導(dǎo)線。.最聰明的是離子通道可以當(dāng)成一個(gè)化學(xué)放大器。量測單一離子的通道流過的離子數(shù)是能夠達(dá)成的。電流流過單一離子通道是典型上都是以nano，到pico安培的範(fàn)圍(10-9-10-12安培)，在它是開啟的狀態(tài)。如有一分子這時(shí)擋住了離子通道，它的電流會降為零。離子通道傳導(dǎo)能夠

12、被大量的機(jī)制所控制，離子通道能夠因一個(gè)電位差的存在而開啟與關(guān)閉，就像神經(jīng)細(xì)胞普通。.製作一個(gè)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)感測器，一個(gè)通用的分子認(rèn)定元素是必須的?？贵w是Y型的蛋白質(zhì)，是身體免疫系統(tǒng)防禦的第一線。假設(shè)有一個(gè)外來的分子進(jìn)入了體內(nèi)，它就會產(chǎn)生抗體，並且結(jié)合外來的分子。一旦這些抗體連接以後，其他在體內(nèi)的防禦機(jī)制，就會接手去消滅這些侵入者?？贵w可以以現(xiàn)代生物的方法來製造。第二件所需的事情是一個(gè)隔離用的脂質(zhì)膜，更好的是可以貼在一個(gè)電極上。感應(yīng)器連接產(chǎn)生感應(yīng)電子並可以讀出的元件。.在一個(gè)有脂質(zhì)膜粘著固體電極的感應(yīng)元件中，介於電極和脂質(zhì)膜必須提供一個(gè)離子儲液蘘。第三件所需的是必須擁有一個(gè)普通的感應(yīng)機(jī)制，以抗體去結(jié)

13、合特別的解析器，簡單、耐用的離子通道可以被發(fā)現(xiàn)或者發(fā)展出來。第四、這些電機(jī)工程中的感應(yīng)電極必須可以正確的連接世界上其它的電子儀器。短桿菌素是一個(gè)有關(guān)小型離子通道，是由兩個(gè)多氨酸管所組成。.短桿菌素能夠很自在的並且很獨(dú)立的擴(kuò)散通過內(nèi)層及一半外層的脂質(zhì)膜，陽離子只能夠流過膜兩半的整為一線，所以一個(gè)穿過細(xì)胞膜連續(xù)的洞就行成了。當(dāng)他們沒有構(gòu)成一線，沒有離子流動(dòng)。這兩個(gè)離子通道的閘門，經(jīng)由六個(gè)氫鍵的行成，排成一列。他們約在0.1到1秒之間?？刂扑拈_關(guān)，經(jīng)由植入一個(gè)一半的短桿菌素在電極外表，此時(shí)它不能移動(dòng)，另一半是放進(jìn)膜的外圍小葉並連接一個(gè)抗體受器群。.另一個(gè)抗體在一些距離上是不能移動(dòng)的，適用一個(gè)特別的

14、綜合膜擴(kuò)展脂層，那些抗體一切的方法可以連向金質(zhì)電極的外表。另一個(gè)解析分子，這是黏貼在膜擴(kuò)展脂質(zhì)層上的。一旦這一個(gè)短桿菌素結(jié)合住膜擴(kuò)展質(zhì)層經(jīng)由抗體解析器抗體複合，它不在可以擴(kuò)散也不可以構(gòu)成離子通道經(jīng)由內(nèi)部的短桿菌素，一離子通道在反映任何一個(gè)解析器是永久的關(guān)閉。TSH(一種賀爾蒙，促甲狀腺素)，它的離子傳導(dǎo)性通過離子通道就會隨著時(shí)間的添加而降低直到離子通道關(guān)閉為止。設(shè)計(jì)這個(gè)感應(yīng)器，4nm儲液曩在脂質(zhì)層跟金質(zhì)電極之間構(gòu)成。儲液曩是由親水性的寡糖乙烯葡萄糖群所構(gòu)成。量測離子快速的進(jìn)出這一個(gè)儲液曩及通過離子通道。一個(gè)離子性儲液囊可以被快速的裝滿。一旦裝滿了，就不會再有電子的流動(dòng)。.6.5 構(gòu)培育是資訊-

15、DNA何謂DNA？它是由一個(gè)五碳糖、去氧核糖，一個(gè)磷酸根和一個(gè)線性聚合物包含四個(gè)次單元的含氮混合物(腺嘌呤、胸腺嘧啶、鳥糞嘌呤和胞嘧啶，通常是表示成A，T，G，C)有兩股DNA聚合物具有適當(dāng)?shù)暮塑账峄パa(bǔ)序列所構(gòu)成，然後這兩股螺旋聚合物將會相互的結(jié)合。生物學(xué)就是利用DNA去存放資訊。身體每一個(gè)細(xì)胞藍(lán)圖都存放在DNA中-訊息告訴有關(guān)的細(xì)胞去變成肝臟、肌肉或神經(jīng)細(xì)胞。.核糖核酸或是RNA。RNA和DNA有三點(diǎn)的不同：1.在RNA之中的糖基是核糖。2.硫胺素被尿嘧啶所取代。3.RNA通常是單股的。 .利用DNA去建造一個(gè)毫微米-立方及樞紐席曼發(fā)現(xiàn)了一個(gè)方式可以產(chǎn)生Y形的分支，及交叉形的接合而不是只需線

16、型的雙股螺旋結(jié)構(gòu)。用這一些的結(jié)構(gòu)，它就能夠可以用DNA建構(gòu)平方或立方甚至是八面體的結(jié)構(gòu)。DNA可以在有化學(xué)啟動(dòng)器的情況下，從一種形狀轉(zhuǎn)變到另一種形狀，這裡將它標(biāo)示為Z-B及B-Z。這元件能否如另一類型有奈米馬達(dá)的功能。.DNA好像精明的膠水一個(gè)DNA的序列可以被設(shè)計(jì)去結(jié)合特定的另一個(gè)DNA的序列及必需沒有其他序列會取代。DNA可以被用來連接金質(zhì)奈米粒子，去形用來對抗生化恐懼主義結(jié)構(gòu)。兩個(gè)不同型態(tài)的DNA被連接到奈米粒子並且它們是彼此混合的。它不是相互的補(bǔ)體，當(dāng)?shù)谌傻难a(bǔ)體DNA被加進(jìn)來混合，補(bǔ)體的這股結(jié)合DNA在奈米粒子上並且已陣列的方式交叉連接。它們的顏色範(fàn)圍從葡萄酒般的深紅色轉(zhuǎn)變成橘黃色在

17、轉(zhuǎn)變成棕色，奈米粒子聚集，那顏色的改變到藍(lán)黑色。這一個(gè)反應(yīng)被開發(fā)作為感應(yīng)DNA的光學(xué)測試。DNA可以因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)做到好像電子傳導(dǎo)器、半導(dǎo)體或者是絕緣體普通的反應(yīng)。.奈米電報(bào)界：DNA好像電報(bào)模板DNA構(gòu)成奈米線纜，是用來連結(jié)兩個(gè)電極，然後DNA在被用來可以讓金屬覆蓋，以建造奈米金屬電纜的模板。這兩個(gè)電極分別被包裹兩種不同的短型DNA區(qū)段，這個(gè)叫做寡糖核甘酸。指向一個(gè)長的部分DNA型態(tài)的兩端，叫做-DNA。-DNA的終端結(jié)合了寡糖核甘酸，在電極的上頭並且構(gòu)成一個(gè)電橋。DNA是負(fù)性充電性，有磷酸群沿著主要骨幹，可以和鈉反轉(zhuǎn)離子交換，利用銀離子的方式。這些銀離子可以以化學(xué)的方式降低而成為銀礦。利用標(biāo)

18、準(zhǔn)的銀礦提煉技術(shù)直到一個(gè)可任務(wù)傳導(dǎo)的銀線路產(chǎn)生為止，最後的線路估計(jì)約有100nm直徑寬及12nm長。樞紐、膠水和模板，建構(gòu)構(gòu)成電腦。 .6.6 生物奈米科技的未來 生物學(xué)跟奈米光學(xué)的、生物礦物學(xué)及DNA計(jì)算機(jī)學(xué)或是任何其餘的範(fàn)圍。利用四個(gè)DNA的基礎(chǔ)，超過二十個(gè)氨基酸，或者是脂質(zhì)的根本幾何形狀，成為製造大量的不同奈米資料、奈米結(jié)構(gòu)及支架，有功能的奈米機(jī)器。學(xué)習(xí)不同分子中的“程式化語言及它們的自我組合。將這些法則應(yīng)用到資料製造上，如奈米碳管、鹼性球、奈米粒子、金屬或陶瓷及生物光學(xué)設(shè)備。.建立了下一代的電腦。在燒杯內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)變即可完成。製造一個(gè)設(shè)備是利用太陽能，本人能從空氣中組成，轉(zhuǎn)換二氧化碳變成其

19、燃料。土壤中去除鹽分。這些總效果，是由奈米設(shè)備等及所組合的，稱為紅樹林。 .習(xí)題六.高分子譜出奈米電子新製程2005.7.5.威斯康辛大學(xué)的Paul Nealey指出，透過自組裝資料與最先進(jìn)曝光工具的組合，可將現(xiàn)行的製程推進(jìn)到10奈米或更小的尺寸。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是採用一種雙嵌段共聚物(diblock copolymer)與其單聚物(homopolymers)成份的混合物。雙嵌段共聚物是由兩股高分子鏈一端相連，構(gòu)成如球、圓柱和薄板等有序的結(jié)構(gòu)。這類自組裝資料稍早已經(jīng)被用來製作奈米級的週期性陣列結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在Nealey等人在可以化學(xué)方式定義奈米級圖形的矽基板上，引導(dǎo)這些高分子混合物自組裝，進(jìn)一步證明

20、可藉由單聚物的部分重新分佈，按預(yù)定的圖形製造出完美的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。Nealey等人運(yùn)用的混合物含有60 wt%的對稱聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(polystyrene-block-poly(methyl methacrylate)、20 wt%的聚苯乙烯及20 wt%的甲基丙烯酸甲酯兩種單聚物。他們先在將矽基板覆上以氫氧基結(jié)尾的聚苯乙烯，接著以先進(jìn)的微影術(shù)和氧離子電漿在基板上製作出親水性的圖形，再將高分子混合物施於基板上。混合物中的聚苯乙烯區(qū)段易與基板上無圖案的區(qū)域結(jié)合，而甲基丙烯酸甲酯則偏好化性改變的區(qū)域。研討人員將此混合物置於193C下退火一週，使外表形貌趨於穩(wěn)定。共聚物微影術(shù)可製作出比

21、週期性陣列更複雜的圖案，意味著這些非傳統(tǒng)的微影資料具有製作奈米電子元件的潛力作。Nealey表示，目前仍待進(jìn)行的重要研討包括：混合物組成的最正確化、資料及界面的交互作用、探討聚合物混合體薄膜的根本物理等。補(bǔ)充教材.吸附為摻雜奈米微晶的關(guān)鍵要素2005.7.18. 明大的David Norris表示，奈米微晶可以藉由排出內(nèi)部的雜質(zhì)達(dá)到自我純化(self-purify)，這個(gè)機(jī)制讓科學(xué)家可以長出非常乾淨(jìng)的奈米微晶，但也使摻雜奈米微晶變得非常困難。然而該小組的研討顯示，這類困難可以透過一些物理化學(xué)方法加以抑制。研討小組首先以密度泛函理論(density function theory)，模擬在成長過

22、程中雜質(zhì)吸附到奈米微晶外表的情況。海軍研討實(shí)驗(yàn)室的Steven Erwin指出，關(guān)鍵在奈米微晶的外表，假設(shè)雜質(zhì)原子可以結(jié)實(shí)地吸附或黏著在奈米微晶外表，它就能夠在成長過程中成為奈米微晶的一部份。假設(shè)雜質(zhì)與微晶外表的吸附力太弱，或吸附夠強(qiáng)的面積比例太小，都會使得摻雜變得困難。研討小組發(fā)現(xiàn)對於具閃鋅礦結(jié)晶結(jié)構(gòu)(zinc-blend crystal structure)的奈米微晶如硼化鋅、硒化鋅及硼化鎘等，?雜錳相當(dāng)容易，尤其是外表大部分是(001)面時(shí)?？墒菍段k等具纖維鋅礦結(jié)構(gòu)(wurtzite structure)，或硫化鉛及硒化鉛等具巖鹽結(jié)構(gòu)的奈米微晶，摻雜就極為困難。研討人員藉由在硒化鋅

23、奈米微晶中摻雜錳來證明他們的理論。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)硒的比例較高時(shí)，(001)面的相對面積較大，錳在奈米微晶中的濃度也較高，不過當(dāng)奈米微晶的尺寸小於2 nm時(shí)，中心似乎有抗拒摻雜的傾向。 .DNA奈米機(jī)器可用來製造聚合物 2005/01/09 美國紐約大學(xué)的研討人員以可以根據(jù)本身組不同成來合成不同衍生物的去氧核糖核酸(DNA)，建構(gòu)出一臺奈米機(jī)器(nanomachine)。該裝置的潛在應(yīng)用包括製造新的聚合物、為資訊加密，或作為DNA計(jì)算機(jī)的輸入可變元件。 Seeman的裝置大小約110302 nm，其中包含了二個(gè)DNA PX-JX2元件。這些由Seeman在幾年前研發(fā)出的元件，具有兩種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，其中之

24、一取決於元件接上哪一組DNA配對片段。 先參與DNA片段以設(shè)定每個(gè)PX-JX2元件的狀態(tài)，然後再參與DNA 雙穿越分子，這些分子除了提供最終產(chǎn)物所需的成份，並能協(xié)助這些成份連接上元件。研討人員以DNA奈米機(jī)器製作出四種DNA序列中的一種。雖然研討小組在此例中選擇DNA做為元件的首批產(chǎn)物，但它也能用來組裝其他分子。 .奈米驗(yàn)血 一小時(shí)診斷病情 2005.7.15.中央研討院昨天發(fā)表獨(dú)步全球的磁性奈米粒子質(zhì)譜驗(yàn)血技術(shù)，用小學(xué)生運(yùn)用的磁鐵，就可迅速大海撈針，從血液中吸出和、癌癥、中風(fēng)等病癥相關(guān)的標(biāo)記蛋白質(zhì)，有助在一小時(shí)內(nèi)診斷病情。 中研院長李遠(yuǎn)哲昨天極力推崇這項(xiàng)研討成果。他說，透過奈米驗(yàn)血，只需找到

25、的血液標(biāo)記蛋白質(zhì)，在機(jī)場用磁鐵和質(zhì)譜儀，就可馬上篩檢出病患，置信很快就可成為主流驗(yàn)血技術(shù)。這項(xiàng)研討是中研院化學(xué)所、基因體中心的協(xié)作成果?；瘜W(xué)所副研討員林俊成指出，傳統(tǒng)驗(yàn)血常用的酵素免疫法，至少要半個(gè)任務(wù)天，靈敏度有限。中研院勝利合成出四氧化三鐵的磁性奈米粒子，可在外表接上專一性很高的抗體，能快速、準(zhǔn)確認(rèn)出疾病的標(biāo)記蛋白質(zhì)，只需從人體取出非常之一微升血液約四百分之一滴血，就可在一小時(shí)內(nèi)完成驗(yàn)血?；瘜W(xué)所副研討員陳玉如指出，奈米質(zhì)譜驗(yàn)血技術(shù)操作簡單、快速、準(zhǔn)確，且可一次檢測多種蛋白質(zhì)，她就曾一次檢測出C反應(yīng)蛋白質(zhì)及另兩種和胃癌、老人失智癥有關(guān)的標(biāo)記蛋白質(zhì)，隨著疾病蛋白質(zhì)研討不斷突破，奈米驗(yàn)血將成臨床

26、檢驗(yàn)利器。 .阿茲海默癥新希望基因療法緩惡化2005.4.26. 美國加州的研討員，研討一套基因療法，可望有效延緩患者病情惡化的速度?，F(xiàn)年75歲罹患阿茲海默癥的已經(jīng)兩年的蘿拉，最近接受一項(xiàng)基因療法實(shí)驗(yàn)，她的病況明顯改善。這項(xiàng)由加州大學(xué)聖地牙哥醫(yī)學(xué)院，針對八名阿茲海默癥初期病患所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，他們將患者的皮膚細(xì)胞進(jìn)行基因轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生一種能夠防止腦部細(xì)胞死亡，並強(qiáng)化腦細(xì)胞功能的神經(jīng)生長素蛋白質(zhì)，再將這些蛋白質(zhì)殖入患者腦部，發(fā)現(xiàn)有半數(shù)的患者腦部長出新的細(xì)胞，而且產(chǎn)生新的活動(dòng)，而且患者健忘的情況明顯改善了。神經(jīng)病理學(xué)家圖金斯基醫(yī)師指出：這些成長要素就是，當(dāng)我們進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可以防止腦部細(xì)胞死亡，並刺激腦部

27、剩餘細(xì)胞的功能。 .找到長壽基因果蠅解謎2005.4.27.中研院在果蠅身上發(fā)現(xiàn)一種叫做甲基化酵素的東西，而這種酵素可以用來控制長壽基因，決定生命的長短。而中研院另一項(xiàng)基因改造減肥的研討也不測發(fā)現(xiàn)，用這種方法減肥的白老鼠，它的生命可以添加20%。 果蠅身上的甲基化程式也存在人體裡面，生命的長短，取決於遺傳因子，未來假設(shè)能進(jìn)一步知道長壽基因的調(diào)控秘訣，就能決定生命的長度。除了找出長壽基因，中研院在基因改造減肥法的研討當(dāng)中不測發(fā)現(xiàn)，假設(shè)強(qiáng)化脂肪細(xì)胞的代謝效率，讓細(xì)胞變成脫脂工廠，不但能有效變瘦，還能延長壽命。中研院分生所副研討員李英惠：細(xì)胞中的粒腺體添加，力量就會加強(qiáng)，就能給其他細(xì)胞多一點(diǎn).可添加

28、20%壽命。基因減肥，可以去除多少體內(nèi)堆積的油脂？仔細(xì)看，左邊的肥鼠經(jīng)過藥物注射，激化體內(nèi)GS蛋白，就能加強(qiáng)脂肪代謝，不但身體小了一號，還能延長壽命。儘管這是研討減肥的不測收穫，但對於尋找控制生命長度的長壽基因，又邁進(jìn)了一步。 .奈米微晶有助於偵測DNA突變2005.5.31. 美國科學(xué)家研發(fā)出一種利用奈米微晶(nanocrystal)來檢測基因突變的技術(shù)，並以這項(xiàng)技術(shù)為名為單核甘酸多形性(single nucleotide polymorphism, SNP)的單點(diǎn)突變製作了生物電子標(biāo)記(bioelectronic signature)。研討人員表示，以電子方式檢測DNA具有儀器輕巧、節(jié)能、本錢低及耐用等等多項(xiàng)好處，這項(xiàng)技術(shù)有助於實(shí)現(xiàn)類似手持式葡萄糖監(jiān)視器般精巧的基因檢測儀器。 研討結(jié)果顯示，八種單一鹼基錯(cuò)配組合會捕獲不同的奈米微晶單核甘酸共軛體。例如，T-G突變會