納米生物工程籠統(tǒng)地講包括納米醫(yī)學、納米生物技術和納米生物材料等。
一、納米醫(yī)學
我們知道人體是由多種器官組成的,器官又是由各種細胞組成的,細胞是器官的組織單元,細胞的組合作用才顯示出器官的功能。
按現(xiàn)在的認識,細胞的主要成分是各種各樣的蛋白質、核酸、脂類和其他生物分子,可以統(tǒng)稱為生物分子,它的種類有數(shù)十萬種。生物分子是構成人體的基本成分,它們各自具有獨特的生物活性,決定了它們在人體內的分工和作用。
由于人體是由分子構成的,所有的疾病包括衰老本身也可歸因于人體內分子的變化。當人體的分子機器,如合成蛋白質的核糖體,DNA復制所需的酶等,出現(xiàn)故障或工作失常時,就會導致細胞死亡或異常。
從分子的微觀角度來看,目前的醫(yī)療技術尚無法達到分子修復的水平。而納米醫(yī)學則是在分子水平上,利用分子工具和人體的分子知識,從事診斷、醫(yī)療、預防疾病、防止外傷、止痛、保健和改善健康狀況等的科學技術。換句話講,人們將從分子水平上認識自己,創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結構來防病治病,改善人類的整個生命系統(tǒng)。
首先需要認識生命的分子基礎,然后從科學認識發(fā)展到工程技術,設計制造大量的具有令人難以置信的奇特功效的納米裝置,這些微小的納米裝置的幾何尺度僅有頭發(fā)絲的千分之一左右,是由一個個分子裝配起來的,能夠發(fā)揮類似于組織和器官的功能,并且更準確和更有效地發(fā)揮作用。他們可以在人體的各處暢游,甚至出入細胞,在人體的微觀世界里完成特殊使命。例如:修復畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細胞、捕捉侵入人體的細菌和病毒,并在它們致病前就消滅它們;探測機體內化學或生物化學成分的變化,適時地釋放藥物和人體所需的微量物質,及時改善人的健康狀況;最終實現(xiàn)納米醫(yī)學,使人類擁有持續(xù)的健康。
未來的納米醫(yī)學將是強大的,它的功能會令世人驚嘆。但需要說明,上述納米醫(yī)學景觀尚處于設計和萌芽階段,還有很多的未知需要去探索。例如:這些納米裝置該由什么制成?他們是否可以被人體接受并發(fā)揮所預期的作用?科學家們正在全力以赴地將納米醫(yī)學的科學想法變成醫(yī)學現(xiàn)實。
二、納米生物技術
納米生物技術是納米技術和生物技術相結合的產物,它既可以用于生物醫(yī)學,也可以滿足其他社會需求。它所包含的內容非常豐富,生物芯片技術、分子馬達、硅蟲晶體管、納米探針等正以極快的速度發(fā)展。
三、納米生物材料
生物材料已是大家熟知的內容,例如:用于制衣、皮帶的動物皮革;用于鑲牙和制作隱形眼睛的材料,盡管不是生物制品,但是被用于生物體內,也可歸于生物材料。納米生物材料也可以分為兩類,一種是適合于生物體內應用的納米材料,它本身既可以是具有生物活性,也可以不具有生物活性,而僅僅易于被生物體接受,不引起不良反應。另一類是利用生物分子的特性而發(fā)展的新型納米材料,它們可能不再被用于生物體,而被用于其他納米技術或微制造。如活的電線和組織工程中的納米生物材料。
一、納米醫(yī)學
我們知道人體是由多種器官組成的,器官又是由各種細胞組成的,細胞是器官的組織單元,細胞的組合作用才顯示出器官的功能。
按現(xiàn)在的認識,細胞的主要成分是各種各樣的蛋白質、核酸、脂類和其他生物分子,可以統(tǒng)稱為生物分子,它的種類有數(shù)十萬種。生物分子是構成人體的基本成分,它們各自具有獨特的生物活性,決定了它們在人體內的分工和作用。
由于人體是由分子構成的,所有的疾病包括衰老本身也可歸因于人體內分子的變化。當人體的分子機器,如合成蛋白質的核糖體,DNA復制所需的酶等,出現(xiàn)故障或工作失常時,就會導致細胞死亡或異常。
從分子的微觀角度來看,目前的醫(yī)療技術尚無法達到分子修復的水平。而納米醫(yī)學則是在分子水平上,利用分子工具和人體的分子知識,從事診斷、醫(yī)療、預防疾病、防止外傷、止痛、保健和改善健康狀況等的科學技術。換句話講,人們將從分子水平上認識自己,創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結構來防病治病,改善人類的整個生命系統(tǒng)。
首先需要認識生命的分子基礎,然后從科學認識發(fā)展到工程技術,設計制造大量的具有令人難以置信的奇特功效的納米裝置,這些微小的納米裝置的幾何尺度僅有頭發(fā)絲的千分之一左右,是由一個個分子裝配起來的,能夠發(fā)揮類似于組織和器官的功能,并且更準確和更有效地發(fā)揮作用。他們可以在人體的各處暢游,甚至出入細胞,在人體的微觀世界里完成特殊使命。例如:修復畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細胞、捕捉侵入人體的細菌和病毒,并在它們致病前就消滅它們;探測機體內化學或生物化學成分的變化,適時地釋放藥物和人體所需的微量物質,及時改善人的健康狀況;最終實現(xiàn)納米醫(yī)學,使人類擁有持續(xù)的健康。
未來的納米醫(yī)學將是強大的,它的功能會令世人驚嘆。但需要說明,上述納米醫(yī)學景觀尚處于設計和萌芽階段,還有很多的未知需要去探索。例如:這些納米裝置該由什么制成?他們是否可以被人體接受并發(fā)揮所預期的作用?科學家們正在全力以赴地將納米醫(yī)學的科學想法變成醫(yī)學現(xiàn)實。
二、納米生物技術
納米生物技術是納米技術和生物技術相結合的產物,它既可以用于生物醫(yī)學,也可以滿足其他社會需求。它所包含的內容非常豐富,生物芯片技術、分子馬達、硅蟲晶體管、納米探針等正以極快的速度發(fā)展。
三、納米生物材料
生物材料已是大家熟知的內容,例如:用于制衣、皮帶的動物皮革;用于鑲牙和制作隱形眼睛的材料,盡管不是生物制品,但是被用于生物體內,也可歸于生物材料。納米生物材料也可以分為兩類,一種是適合于生物體內應用的納米材料,它本身既可以是具有生物活性,也可以不具有生物活性,而僅僅易于被生物體接受,不引起不良反應。另一類是利用生物分子的特性而發(fā)展的新型納米材料,它們可能不再被用于生物體,而被用于其他納米技術或微制造。如活的電線和組織工程中的納米生物材料。