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第一章 绪论1

纳米医学1

纳米生物技术和纳米医学相关的基本要素2

纳米生物技术与纳米医学之间的关系3

纳米医学发展的革命性里程碑4

第二章 纳米技术6

引言6

纳米生物技术的分类6

微（纳）机电系统7

生物微机电系统7

微阵列和纳米阵列8

蛋白质纳米阵列8

微流体技术和纳米流体技术8

纳米技术芯片9

纳米技术在微流体中的使用10

纳米尺度的操纵和可视化11

原子力显微镜11

磁共振力显微镜12

扫描探针显微镜13

近场扫描光学显微镜13

多单分子荧光显微镜13

HaloTM LM10纳米表征技术14

纳米扫描电子显微镜14

利用银膜超级镜片的光学成像16

荧光共振能量转移16

4Pi显微镜16

悬臂梁的原理及应用17

表面等离子体共振18

纳米颗粒18

量子点19

金纳米颗粒20

硅纳米颗粒20

脂微粒21

纳米颗粒组装成纳米胶束21

纳米颗粒自组装在生物医学中的应用22

超顺磁性纳米颗粒22

荧光纳米颗粒23

与细菌结构有关的纳米生物技术23

立方体液晶纳米颗粒24

树丛状纳米球25

DNA和纳米颗粒偶联26

DNA八面体27

富勒烯27

纳米壳28

碳纳米管28

纳米孔29

纳米硅30

金纳米颗粒和噬菌体的网络30

医学基础研究中的纳米技术31

纳米系统生物学31

分子马达31

将量子点伪装为蛋白质进入细胞34

纳米激光在生命科学中的应用35

纳米基因组学36

DNA纳米技术36

RNA纳米技术37

纳米生物技术在识别方面的作用37

临床纳米蛋白质组学37

多光子检测38

纳米流液相色谱38

高场非对称波形离子迁移质谱38

错误折叠蛋白质的纳米蛋白质组学39

碳纳米管电子传感器在蛋白质组学中的应用39

蛋白质合成与单分子检测39

分子筛阵列芯片40

以亚纳米级分辨率研究单分子膜蛋白40

纳米颗粒与蛋白质的相互作用41

三维细胞培养中的自组装多肽支架技术41

线粒体研究中的纳米生物技术42

线粒体研究中的纳米材料42

纳米激光光谱对线粒体的研究42

纳米生物技术和离子通道43

水通道蛋白43

纳米技术和生物信息学44

突触的三维纳米图44

纳米操控44

原子力显微镜与其他装置联合的纳米操作45

使用带有纳米针的原子力显微镜进行活细胞手术45

光镊45

第三章 纳米分子诊断学47

引言47

纳米诊断学47

纳米技术用于分子诊断学的基本原理48

纳米阵列用于分子诊断学48

NanoProTM系统48

纳米流-纳米阵列设施检测DNA单分子49

自组装蛋白质纳米阵列50

微流控芯片上检测化学发光的富勒烯光感器50

蛋白质微阵列检测纳米颗粒标记的分子50

蛋白质纳米生物芯片51

分子诊断的纳米颗粒51

金纳米颗粒51

分子诊断量子点52

磁性纳米颗粒54

纳米晶体在免疫组织化学中的应用56

纳米颗粒在成像中的应用56

原子力显微镜在染色体研究中的应用59

纳米孔技术在分子诊断中的应用59

DNA-蛋白质和DNA-纳米颗粒偶合物60

共振光散射技术61

用于分子诊断的DNA纳米机器62

纳米条形码技术62

用于基因多态性分型的纳米条形码颗粒技术62

用于描绘多基因表达谱的量子点纳米条形码63

蛋白质的生物条形码检测63

用于DNA分析的单分子条形码系统64

基于纳米颗粒的DNA比色检测方法64

用金纳米颗粒探针进行SNP基因分型65

基于纳米颗粒的上转换发光技术65

表面增强共振拉曼光谱65

发射近红外（NIR）的聚合体66

纳米生物技术检测蛋白质66

蛋白质的近端延伸适体诊断67

纳米生物传感器67

悬臂梁作为传感器用于分子诊断学67

碳纳米管生物传感器69

基于FRET的DNA纳米传感器70

离子通道开关的生物传感器技术71

电子纳米生物传感器71

电化学纳米生物传感器72

石英纳米天平生物传感器72

病毒纳米传感器72

PEBBLE纳米传感器73

微针镶嵌的生物传感器73

光学生物传感器73

纳米线生物传感器77

纳米级可擦除生物检测仪78

发展纳米生物传感器的问题79

纳米诊断技术的应用79

纳米技术用于分子生物标志物检测79

泛荧光碳纳米颗粒体内示踪治疗细胞80

监测纳米颗粒标记的植入神经干细胞80

纳米生物技术用于单分子检测81

蛋白酶激活的量子点探针81

用于即时诊断的纳米技术81

用于战场的纳米诊断83

诊断与治疗相结合的纳米诊断技术83

纳米诊断学结语83

纳米诊断技术的应用前景84

第四章 纳米制药86

引言86

纳米生物技术在药物研发方面的应用86

金纳米颗粒用于药物研发86

量子点用于药物研发87

纳米激光用于药物研发87

纳米颗粒连接小分子进行细胞定位87

药物研发中原子力显微镜用于生物分子相互作用研究88

纳米仪器用于药物研发88

依靠纳米技术在细胞水平上的药物设计89

基于纳米生物技术的药物生产89

作为药物的树丛状纳米球89

作为潜在药物的富勒烯89

纳米抗体90

纳米生物技术在未来药物研发中的作用91

纳米生物技术用于药物输送92

纳米尺度的药物输送92

运用纳米生物技术解决药物输送的问题92

纳米悬浮颗粒物93

纳米技术对不溶性药物的增溶作用93

吸附性增强的纳米药物93

药物输送材料的理想性质93

纳米材料和纳米生物技术用于药物输送94

病毒作为纳米材料用于药物输送95

基于纳米颗粒的药物输送95

金纳米颗粒作为药物载体96

磷酸钙纳米颗粒96

环糊精纳米颗粒用于药物输送96

树丛状纳米球用于药物输送97

富勒烯复合物用于多肽的细胞内运输97

多聚物纳米颗粒98

陶瓷纳米颗粒99

纳米晶体99

纳米颗粒相互连接成球形100

疏水药物包入纳米颗粒101

特洛伊纳米颗粒101

自组装纳米颗粒用于细胞内药物传输102

颗粒在非浸润模板上的复制102

快闪纳米沉降法102

纳米颗粒复合物用于药物输送103

脂质体105

包含富勒烯的脂质体105

聚合脂质体纳米颗粒105

采用纳米颗粒稳定磷脂脂质体106

脂质纳米颗粒的应用106

脂质体-纳米颗粒复合物107

纳米球107

纳米球蛋白笼108

纳米囊泡技术输送多肽108

纳米管108

脂质-蛋白纳米管用于药物输送109

单壁碳纳米管用于药物输送109

多水高岭石纳米管用于药物输送109

纳米蜗壳用于药物输送110

基于纳米生物技术的透皮给药111

纳米药物贴剂的转运111

纳米细胞透皮给药系统111

短链醇类磷脂脂质体的经皮给药112

基于纳米颗粒的内耳药物输送112

基于纳米颗粒的肺部药物输送113

基于纳米颗粒的鼻腔给药113

纳米颗粒黏膜给药114

展望纳米技术为基础的药物输送114

纳米分子阀控制药物释放114

纳米马达的药物传递115

第五章 纳米技术在生物疗法中的作用116

引言116

疫苗接种116

纳米生物技术在疫苗运载系统中的应用116

细胞疗法117

纳米生物技术和细胞移植118

干细胞疗法中的纳米生物技术118

基因治疗118

纳米颗粒介导的基因治疗119

纳米棒基因治疗125

纳米机器用于基因输送125

脉冲磁场和超顺磁性纳米颗粒的应用125

用于基因治疗的纳米复合材料126

用于经口基因输送的非离子型聚合物胶束126

同时输送抗癌药物和DNA的纳米载体126

反义治疗127

反义纳米颗粒127

树丛状纳米球用于反义药物输送127

用于反义药物给药系统的聚甲基丙烯酸酯纳米颗粒128

RNA干扰128

纳米颗粒输送siRNA128

静脉注射含有siRNA的靶向纳米颗粒129

纳米脂质体输送siRNA129

量子点监测RNAi输送130

第六章 应用于内科和外科临床的纳米装置131

应用于临床诊断的纳米装置131

纳米内镜131

纳米技术在放射医学中的应用132

应用纳米颗粒实现高分辨率超声成像132

纳米生物技术和药物输送载体132

用微小聚合物包裹种植体133

纳米封装133

用于细胞治疗的微容器传输系统134

钛植入药物输送装置中的纳米孔膜135

用于药物输送的纳米瓣膜135

用于药物输送的纳米芯片136

用于外科手术的纳米工具136

用于外科手术止血的纳米技术137

用于微创手术的生物传感器导管137

纳米激光手术138

应用于外科手术的纳米机器人技术138

第七章 纳米肿瘤学140

引言140

纳米技术检测癌细胞140

量子点用于癌症诊断140

树丛状纳米球用于检测癌细胞凋亡141

金纳米颗粒用于癌症诊断141

纳米管用于发现癌症蛋白142

纳米颗粒用于肿瘤的光学成像143

纳米激光光谱用于单细胞的癌症探测143

纳米技术为基础的癌症单分子检测143

癌症的植入型磁性探测144

纳米线生物芯片用于癌症生物标记的早期发现144

纳米技术用于癌症成像144

纳米颗粒-MRI用于跟踪癌症患者体内的树枝状细胞144

纳米颗粒-CT扫描145

用于淋巴结成像的量子点145

双模式纳米颗粒用于肿瘤成像146

基于纳米颗粒的成像技术在抗癌药物临床试验中的应用146

纳米技术用于癌症治疗147

纳米颗粒用于肿瘤定位147

基于纳米壳的肿瘤治疗147

基于纳米体的癌症治疗149

治疗癌症的纳米炸弹149

基于纳米生物技术的抗癌药物输送150

用于抗癌药物输送的纳米颗粒150

纳米颗粒对肿瘤细胞靶向输送药物158

利用纳米颗粒输送药物克服多药耐药性166

基于纳米技术的癌症治疗装置167

纳米颗粒与物理治疗结合消除肿瘤168

RNA纳米技术在肿瘤基因治疗中的应用171

纳米颗粒用于同时装载多种抗癌药物171

肿瘤的诊断和治疗相结合172

生物相容性纳米颗粒靶向治疗肿瘤172

树丛状纳米球在靶向用药和肿瘤成像中的应用172

金纳米棒在肿瘤的诊断和激光热疗中的应用172

磁性纳米颗粒在肿瘤治疗和成像技术中的应用173

pHLIP纳米技术在肿瘤诊断和靶向治疗中的应用173

抗体修饰磁性纳米颗粒在肿瘤靶向治疗中的应用173

纳米气泡在超声成像和靶向肿瘤治疗中的应用174

纳米颗粒在化疗和放射疗法防护中的作用174

纳米传感器在癌症外科手术中的作用175

基于纳米技术的杀癌装置175

第八章 纳米神经学176

引言176

用于神经系统的纳米生物技术176

监测脑活动的纳米线176

示踪中枢神经系统巨噬细胞的纳米颗粒和MRI176

细胞特异性超小超顺磁性三氧化二铁MRI造影剂177

基于纳米技术的中枢神经系统给药177

输送维生素E的纳米胶囊治疗中枢神经系统疾病178

纳米颗粒技术用于药物的跨血脑屏障输送178

应用NanoDelTM技术穿越血脑屏障179

纳米医学技术改良药物的血脑屏障穿透性179

用于中枢神经系统的纳米技术装置和植入材料179

中枢神经系统干细胞治疗的示踪纳米颗粒和MRI179

纳米技术在神经保护方面的应用180

基于富勒烯的神经保护抗氧化剂180

二氧化铈纳米颗粒作为神经保护抗氧化剂181

应用于神经再生的纳米技术181

纳米管-神经元电界面181

纳米颗粒薄膜神经界面的光化学激活182

纳米神经外科学182

飞秒激光神经外科182

纳米纤维通过神经祖细胞辅助中枢神经系统再生183

纳米纤维脑植入子183

辅助神经外科的纳米颗粒184

修复中枢神经系统的纳米支架184

修复脊髓损伤的纳米颗粒185

治疗脑肿瘤的纳米生物技术185

第九章 纳米心脏病学188

引言188

基于纳米技术的诊断和治疗188

全氟碳纳米颗粒在心血管疾病中的应用188

睡眠呼吸暂停综合征的心脏监测188

动脉粥样硬化斑块的检测和治疗189

基于纳米技术的心血管疾病治疗189

用于动脉粥样硬化斑块的纳米脂质阻滞剂189

基于纳米技术的心血管药物输送189

靶向输送心血管药物的脂质体纳米器件189

包载抗再狭窄药物的生物可降解纳米颗粒190

纳米材料包被的药物洗脱支架190

可增强药物洗脱支架相容性的纳米孔191

载有低分子肝素的多聚纳米颗粒191

治疗心肌缺血的注射用多肽纳米纤维191

针对不稳定斑块的纳米技术192

纳米纤维输送IGF-1提高心肌梗死细胞的治疗效应192

组织工程与心血管再生193

心血管外科中的纳米生物技术193

经皮冠状动脉血管成形术后再狭窄193

基于纳米技术的个体化心脏病学194

监测凝血障碍194

第十章 纳米矫形术196

减少矫形植入体不良反应196

增加骨细胞在矫形植入体表面的活性196

纳米骨植入体197

人造纳米材料的骨植入体197

碳纳米管骨生长支架198

线性排列的纳米管可改进人工关节性能198

膝关节软骨障碍199

第十一章 纳米微生物学201

引言201

纳米生物技术和病毒学201

纳米颗粒与病毒相互作用的研究201

病毒感染性疾病的病理机制研究201

用纳米过滤技术清除血液制品中的病毒202

纳米细菌与人类疾病202

纳米细菌与肾结石的形成203

纳米细菌与心血管疾病203

用于检测传染性病原体的纳米生物技术204

用于检测细菌的噬菌体触发离子串联传感器204

利用表面增强拉曼散射效应检测病毒204

单个病毒颗粒的检测205

荧光量子点探针检测呼吸道病毒感染205

纳米技术相关的杀菌剂207

杀菌的纳米粉末207

检测和杀灭细菌的纳米管207

防御炭疽袭击的碳纳米管208

抗微生物的纳米乳208

预防感染的银纳米颗粒涂料209

纳米抗病毒制剂209

抗病毒的纳米涂层209

抗病毒制剂富勒烯210

纳米杀病毒剂210

纳米杀病毒剂的优点211

纳米疫苗212

病毒性疾病中的血液纳米过滤213

对抗生物武器的纳米制剂213

第十二章 纳米眼科学214

引言214

纳米载体在眼科药物中的应用214

纳米颗粒为载体的眼科药物214

用于眼睛的非病毒载体转基因的DNA纳米颗粒216

基于纳米技术的眼病治疗学216

树丛状纳米颗粒在眼科中的应用216

抑制新生血管形成的纳米技术217

纳米生物技术在视神经再生中的应用217

视网膜退行性病变基因治疗的DNA纳米颗粒217

纳米生物技术用于青光眼治疗218

第十三章 再生医学和组织工程219

纳米生物技术在组织工程学方面的应用219

三维纳米纤维支架219

用于纳米生物微加工的静电纺丝技术220

组织工程和药物输送联合应用的纳米材料220

器官移植及功能辅助的纳米生物技术221

器官移植无需用药的外泌体221

纳米生物技术与器官辅助装置222

应用于肾衰竭的人肾单位纳米过滤器222

肾血液透析膜223

第十四章 纳米技术在各领域中的应用224

纳米皮肤病学224

治疗皮肤疾病的纳米产品224

纳米肺病学225

给肺输送药物的纳米颗粒226

纳米颗粒药物喷雾吸入剂226

用于肺部基因导入的DNA纳米颗粒226

抗氧化应激的纳米医学227

纳米抗氧化剂227

抗氧化纳米颗粒治疗氧化应激引起的疾病227

纳米老年医学227

纳米免疫学228

用于伤口愈合的纳米技术228

治疗糖尿病的纳米技术229

监测血糖的纳米感受器229

基于纳米技术的糖尿病治疗药物输送方法230

基于纳米技术的胰岛素给药仪器230

纳米技术在疼痛治疗上的应用230

纳米牙科学231

黏合材料231

龋齿治疗231

治疗牙本质过敏症的纳米球232

用于牙科充填的纳米材料232

纳米生物技术与营养学232

纳米生物技术与食品工业233

纳米技术在个体化营养中的作用234

纳米生物技术在公共卫生中的应用234

纳米生物技术在生物防御中的作用234

纳米混悬剂治疗生物武器导致的疾病234

纳米颗粒用于解毒234

清除血液中毒素235

血液代用品235

第十五章 纳米医学的伦理、安全和管理问题237

引言237

纳米药物的伦理、法律和社会内涵237

纳米伦理学237

纳米生物技术的安全考虑238

纳米颗粒的毒性239

纳米颗粒在人体内的归宿241

纳米颗粒的肺部效应241

纳米颗粒的血液相容性243

纳米颗粒从母体到胎儿的传播243

纳米颗粒的细胞毒性244

纳米颗粒在脑部的积累244

降低纳米颗粒毒性的措施244

关于纳米颗粒安全性评价的小结245

纳米颗粒的环境效应研究245

生物和环境纳米技术中心246

在确定纳米颗粒安全性问题上纳米技术公司所做的努力247

公众对于纳米安全性的理解248

消费者暴露于纳米材料的风险评估248

FDA对纳米生物技术产品的监管249

FDA纳米技术特别工作组250

FDA与纳米技术相关部门/组织的合作251

欧盟对纳米技术的监管252

英国政府关于纳米颗粒安全性的政策253

英国皇家学会的安全建议253

欧洲纳米化妆品安全委员会254

第十六章 全球的纳米医学发展和商业化255

引言255

纳米医学市场255

纳米生物技术对当前医药市场的影响255

欧盟的纳米生物技术现状256

Nano2Life257

欧洲的纳米医学技术平台257

澳大利亚纳米生物技术的发展258

发展中国家的纳米医学258

大型制药公司和纳米医学259

发展纳米医学的推动力259

化学工业和政府的协作259

医疗保健方面使用纳米技术的公司260

第十七章 纳米医学中的研究与教育262

引言262

卫生保健专业人员的教育262

公众教育262

研究中心的纳米生物技术研究263

第十八章 纳米医学的未来与展望267

纳米医学的前景267

美国联邦基金支持纳米生物技术267

NIH支持纳米医学研究268

NCI纳米技术联盟与癌症治疗269

NCI发起的癌症纳米技术的研究269

微型器械和分子医学全球计划271

纳米生物技术在个性化用药中的作用272

纳米生物技术用于癌症的个性化干预272

参考文献273

索引296