本书为普通高等教育“十二五”规划教材。全书共分七章，主要介绍了生命系统中的纳米分子、纳米结构、纳米组件及纳米组装，纳米技术在现代中药中的应用，磁性微粒在生物医学领域中的应用，纳米生物传感原理及应用，纳米技术在基因转移操作中的应用等内容。

本教材共分7章，分别介绍了纳米技术在制药领域、生物检测方面、中药方面和基因转移中的应用，以及磁性纳米粒在生命科学中的应用和生物分子在纳米组装方面的应用的内容。本书重点介绍纳米技术在生命科学中的应用，针对生物或生命科学专业学生的学习背景，避开过多的物理概念与传统生物学范畴的内容，展开了该领域新兴的技术与理念。

本书可作为各高校生物专业、生命科学专业和相关专业的教材，也可作为从事纳米技术研究人员的参考书。

第1章 绪论1

 1.1 纳米技术发展历程1

 1.2 扫描隧道显微镜和原子力显微镜1

1.2.1 扫描隧道显微镜1

1.2.2 原子力显微镜2

 1.3 纳米技术领域国内外早期部署及发展趋势3

 1.4 本书中几个词语的涵盖范畴7

第2章 生命系统中的纳米分子、纳米结构、纳米组件及纳米组装9

 2.1 从纳米体系观点认识生物分子及细胞结构9

2.1.1 从纳米观点认识蛋白质分子以及蛋白质组装10

2.1.2 从纳米观点认识核酸、脂、多糖分子14

2.1.3 生命体系纳米组装的一些思路15

 2.2 生物纳米结构在纳米技术中的应用16

2.2.1 环肽组装纳米管16

2.2.2 ATP合成酶用作旋转马达17

 2.3 基于DNA的一些纳米技术应用18

2.3.1 DNA分子组装18

2.3.2 以DNA为模板的分子组装23

 2.4 生物技术在纳米技术中的应用26

2.4.1 磁性纳米粒的制备26

2.4.2 活的半导体27

2.4.3 DNA电子线路27

 2.5 纳米技术在生命体系中的应用27

2.5.1 纳米管除菌27

2.5.2 细菌的移动和固定27

2.5.3 探测单个活细胞的纳米传感器27

2.5.4 智能药库28

2.5.5 人工红细胞28

2.5.6 分子的纳米操纵29

 2.6 生物纳米复合材料29

2.6.1 骨29

2.6.2 生物矿化30

 2.7 仿生纳米材料33

2.7.1 无机生物材料的仿生合成过程33

2.7.2 仿生复合生物材料——形态、组成仿生33

 2.8 纳米材料的安全性34

第3章 纳米载药系统35

 3.1 概述35

3.1.1 药物体内过程35

3.1.2 多肽蛋白类药物特点38

 3.2 纳米制剂的优势与发展状况38

3.2.1 纳米药物的优势38

3.2.2 纳米药物发展状况39

 3.3 药物控制释放机制41

3.3.1 缓释控释包衣41

3.3.2 骨架型缓释控释系统42

3.3.3 微球、微囊型控释系统43

3.3.4 控释微乳45

3.3.5 脂质体控释系统45

 3.4 纳米药物的吸收、清除及循环47

3.4.1 纳米药物的吸收47

3.4.2 纳米药物控释系统的清除及克服49

 3.5 纳米药物载体材料54

3.5.1 纳米药物控释系统对载体的要求54

3.5.2 常用纳米药物载体材料54

 3.6 纳米药物控释系统类型60

3.6.1 聚合物纳米载药系统60

3.6.2 脂质纳米载药系统67

3.6.3 微乳载药系统88

3.6.4 固体分散体和分子包合物93

3.6.5 纳米悬液96

第4章 纳米技术在现代中药中的应用97

 4.1 中药发展的机遇和挑战97

4.1.1 中药的发展机遇97

4.1.2 挑战97

 4.2 纳米技术对中药发展的意义98

4.2.1 增加药物溶解度，提高生物利用度，减少用药，节约中药资源98

4.2.2 实现缓、控释和靶向定位给药，降低毒、副作用99

4.2.3 增强中药原有疗效，甚至呈现新的疗效99

4.2.4 改变中药传统的给药途径和剂型99

4.2.5 改善液体药物的性能，提高其稳定性100

第5章 磁性微粒在生物医学领域中的应用101

 5.1 磁导向给药系统102

5.1.1 磁导向给药系统中的磁性材料102

5.1.2 磁导向给药系统的修饰102

5.1.3 磁性靶向纳米载药系统在肿瘤治疗中的应用研究105

5.1.4 磁性靶向纳米载药系统在其他疾病治疗中的应用108

5.1.5 磁性靶向纳米载药系统的优势与局限108

5.1.6 磁场方面的考虑108

 5.2 磁性纳米粒在磁共振成像中的应用109

5.2.1 磁共振成像原理简介109

5.2.2 常见超顺磁性氧化铁纳米粒对比剂产品110

5.2.3 超顺磁性氧化铁纳米粒的天然靶向111

5.2.4 超顺磁性氧化铁的毒副作用111

5.2.5 超顺磁性氧化铁对比剂的增强原理111

5.2.6 超顺磁性氧化铁在磁共振成像中的临床与非临床应用111

 5.3 磁性微粒应用于生物活性物质的分离检测114

5.3.1 用于分离的磁性微球的组成及结构115

5.3.2 功能化磁性微球用于细胞分离115

5.3.3 蛋白质分离、纯化及检测117

5.3.4 核酸分离、检测、分析118

 5.4 磁性微球在酶的固定化中的应用121

第6章 纳米生物传感原理及应用123

 6.1 生物传感原理与器件123

6.1.1 生物传感原理简介123

6.1.2 生物传感器基本构成124

6.1.3 生物传感器分类125

6.1.4 生物传感器特点127

6.1.5 生物传感器中的信号转换器(换能器)127

6.1.6 分子识别组分固定化方法131

 6.2 纳米生物传感技术132

6.2.1 加速电子传递132

6.2.2 催化反应133

6.2.3 固定生物分子134

6.2.4 标记生物分子135

6.2.5 反应控制开关136

6.2.6 作为反应物137

 6.3 纳米生物探针137

6.3.1 分子信标137

6.3.2 纳米金147

6.3.3 量子点159

第7章 纳米技术在基因转移操作中的应用177

 7.1 常见的基因转移方法178

7.1.1 物理方法178

7.1.2 化学方法179

7.1.3 生物方法180

 7.2 基因载体系统180

 7.3 纳米材料在基因转移中的应用181

7.3.1 纳米基因载体概述182

7.3.2 基于高分子材料的纳米基因载体183

7.3.3 无机纳米基因载体188

7.3.4 纳米脂质体189

7.3.5 纳米基因载体的靶向转移和基因的可控释放190

7.3.6 纳米基因载体的优点和缺点191

 7.4 纳米技术在基因转移操作中的应用前景191

参考文献192