Biomedical Applications of Nanotechnology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Labhasetwar, Vinod (EDT)/ Leslie-pelecky, Diandra L. (EDT)

出品人:

页数:257

译者:

出版时间:2007-8

价格:925.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780471722427

丛书系列:

图书标签:

• 纳米技术
• 生物医学
• 纳米医学
• 生物材料
• 药物递送
• 生物传感器
• 组织工程
• 纳米毒理学
• 诊断学
• 纳米材料

新世纪的材料革命：纳米科学在生命科学中的前沿应用 导言 人类对物质世界微观层面的探索从未止步。进入二十一世纪，我们终于掌握了在十亿分之一米尺度上精确操纵物质的能力——纳米技术。这种对物质基本构筑单元的掌控，正在以前所未有的速度和深度重塑多个学科领域，其中，生命科学与生物医学领域无疑是这场技术革命最为激动人心的前沿阵地。 本书并非聚焦于《Biomedical Applications of Nanotechnology》这一特定主题，而是将视野扩展至更广阔的范畴，深入剖析纳米尺度材料和器件如何革新我们理解生命、诊断疾病、开发新型治疗手段的整体框架。本书旨在为生命科学家、材料工程师以及医学专业人士提供一个跨学科的、全面且深入的指南，阐明当前纳米科学如何与传统生物学、化学和工程学交叉融合，并预示着未来医学的宏伟蓝图。 第一部分：纳米基石——理解与构建生命尺度的工具 要有效地将纳米技术应用于生命科学，首先需要对构成这一领域的基石材料及其特性有深刻的理解。本部分将详细介绍构成纳米医学工具箱的核心要素。 第一章：无机纳米材料的生物学潜力 本章聚焦于那些在传统生物学中不常见的无机纳米颗粒。我们将详细探讨： 贵金属纳米粒子（如金和银）： 它们优异的光学特性（等离子体共振）如何被应用于高灵敏度的生物传感和光热治疗（Photothermal Therapy, PTT）。书中将区分球形、棒状和星形金纳米粒子的表面等离子体共振（SPR）差异及其在靶向成像中的应用。 量子点（Quantum Dots, QDs）： 阐述其独特的尺寸依赖性发光特性。我们将深入分析有机荧光染料与QDs在生物成像中的优缺点对比，特别关注QDs在活体细胞追踪和多重标记中的优势，同时也会审视其潜在的生物相容性挑战和表面修饰策略。 磁性纳米粒子（如氧化铁）： 讨论它们在磁共振成像（MRI）造影剂增强、磁性分离技术（如细胞富集）以及可控药物释放中的作用机制，重点分析超顺磁性铁氧化物（SPIONs）的设计原理。 第二章：有机与杂化纳米结构的设计与合成 生物系统本质上是基于碳基的，因此，有机纳米结构在生物相容性方面具有天然优势。本章涵盖： 脂质体与高分子胶束： 详细解析这些囊泡和聚合体结构作为药物载体的设计原理，包括双层膜的稳定性和药物封装效率的调控。我们将对比主动靶向（如修饰配体）和被动靶向（如增强渗透性和滞留效应, EPR效应）策略的实现细节。 DNA纳米技术与自组装： 介绍DNA折纸术（DNA Origami）如何被用作精确构建纳米机器和纳米支架的“分子乐高”。这种精确的结构控制能力如何应用于构建具有特定孔径的纳米容器或新型生物电子元件。 蛋白质与肽类纳米结构： 探讨天然生物大分子（如病毒衣壳、丝蛋白）如何通过自组装形成稳定的纳米支架，这些天然模板在疫苗开发和组织工程中的潜在应用。 第三章：界面工程——实现生物学功能的关键 纳米颗粒一旦进入复杂的生物环境，其表面特性决定了其命运。本章探讨如何“装饰”这些纳米工具： 表面功能化策略： 详述共价连接、静电吸附和配位化学等方法，用于在纳米表面锚定生物分子（如抗体、核酸、靶向配体）。 蛋白质冠（Protein Corona）现象： 深入分析纳米粒子与血浆蛋白的相互作用，讨论如何通过优化表面化学来控制蛋白质冠的形成，从而影响粒子的生物分布和细胞摄取。 生物相容性与毒理学考量： 介绍评估新型纳米材料在体内的安全性与有效性的基础测试框架，包括细胞毒性、炎症反应和体内清除机制的研究方法。 第二部分：纳米技术赋能的诊断与监测 纳米技术极大地提升了疾病早期检测和实时监测的能力，其核心在于将高灵敏度的信号放大与精确的生物识别元件相结合。 第四章：超灵敏的生物传感与分子成像 本章关注纳米材料如何作为高分辨率的“眼睛”和“探针”： 等离激元共振传感： 详细介绍基于表面等离激元共振（SPR）和增强拉曼散射（SERS）技术的平台，如何实现对单个分子或极低浓度生物标志物的检测，特别是在即时检测（Point-of-Care, POC）设备中的应用潜力。 活细胞内成像与追踪： 探讨长寿命、高稳定性的纳米荧光探针如何克服传统有机染料的光漂白问题，实现对细胞器动态过程、离子浓度变化乃至基因表达的长时间、高时空分辨率成像。 光声成像（Photoacoustic Imaging, PAI）： 介绍利用吸收光能产生超声波的纳米探针，如何结合了光学成像的对比度和超声成像的深度穿透能力，用于体内肿瘤的微血管成像。 第五章：体外诊断（In Vitro Diagnostics, IVD）的纳米化 本章着眼于实验室诊断技术的革新： 微流控与“芯片上的实验室”（Lab-on-a-Chip）： 阐述如何利用纳米材料（如磁性珠、功能化纳米线）集成到微流控通道中，实现血液、尿液等复杂样本的快速预处理、分离和高通量检测。 核酸和蛋白质的纳米放大检测： 介绍利用纳米技术（如基于金纳米粒子的颜色比色法）实现对核酸扩增信号的快速、肉眼可见的放大，极大地简化了传染病和遗传病筛查流程。 第三部分：纳米尺度下的治疗革命 纳米医学最引人注目的成就之一在于其革命性的治疗策略，它允许治疗剂以前所未有的精确性到达病灶。 第六章：精准药物递送系统的高级策略 超越简单的被动包封，本章探讨主动且智能化的递送系统： “智力”载体的构建： 深入分析“响应型”纳米药物，即仅在特定生理环境（如肿瘤微环境的低pH值、高谷胱甘肽浓度、特定酶活性或外部刺激如光、磁场）下才释放活性药物的机制设计。 多功能复合系统： 介绍集诊断与治疗于一体的“诊疗一体化”（Theranostics）纳米平台的设计，如何实现对治疗效果的实时反馈和剂量调整。 靶向递送的生物学挑战： 探讨细胞膜屏障、内涵体逃逸以及胞质内释放等在纳米载体递送链中的关键瓶颈，以及相应的纳米工程解决方案。 第七章：新型疗法的纳米载体化 本章关注如何将新的治疗模态（如基因治疗、免疫疗法）与纳米技术结合： 核酸药物递送： 重点讨论脂质纳米颗粒（LNPs）在递送mRNA、siRNA等小核酸药物中的结构优化和体内稳定性，以及它们在疫苗开发中的作用机理。 光动力与光热治疗的结合： 探讨如何设计新型光敏剂纳米系统，使其不仅能高效产生活性氧（PDT），还能在光照下释放热量（PTT），实现协同抗肿瘤效应。 纳米免疫疗法： 阐述如何利用纳米载体包裹免疫佐剂或递送抗原，以精准激活或调控特定的免疫细胞群，提高肿瘤免疫治疗（如检查点抑制剂）的局部疗效并减少全身毒副作用。 结论：面向未来的多尺度整合 本书最后将总结纳米科学在生命医学领域所取得的里程碑成就，并展望下一个十年的发展方向。重点讨论如何将纳米技术与其他新兴技术（如人工智能、合成生物学）深度融合，推动个性化医疗、再生医学和微创手术的重大飞跃，为应对人类面临的重大健康挑战提供全新的工具和视野。

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