| 课程号 |
01132664 |
学分 |
2 |
| 英文名称 |
Nano-biological detection techniques |
| 先修课程 |
1、普通化学或无机化学及有机化学；
2、生物化学 |
| 中文简介 |
简介：
纳米生物检测技术结合了纳米材料科学、生物技术与化学等学科的研究成果，将纳米技术引入分子生物学和生物分析化学，发展了新型检测原理、传感机制和检测装置，对解决生物学科的许多疑难问题提供了有力手段。通过纳米生物检测技术对生命体内痕量活性物质的分析与检测，从而获取生命过程中遗传信息的传递、了解生物分子及其结构与功能的关系、阐述生命活动的机理以及对疾病的诊断和治疗都有着非常重要的意义。
本课程的内容包括纳米生物技术概述及最新进展、纳米生物材料及分析材料、纳米材料的生物功能化、纳米生物传感、纳米分析技术在生物医学及临床诊断中的应用、表面等离子体共振（SPR）及表面增强拉曼散射（SERS）以及纳米生物技术等内容，可供从事生物学、化学、纳米科学及材料科学等相关专业的高年级本科生选修。 |
| 英文简介 |
Introduction:
Nano-biotechnological detection techniques utilize the achievements of Nano-material Science, Biotechnology and Chemistry, introduce nanotechnology into the fields of Molecular Biology and Bioanalytic Chemistry, and therefore new detection principle, sensing mechanism and detection apparatus were developed, providing a powerful tool for many difficult problems in Biology. The analysis and monitor of trace and active substance in living organisms by Nano-biotechnological detection will shed light on the transmission of genetic information, the relation of structure and function for biomolecules，and the mechanism of biological activities and play an important role in the diagnosis and treatment for the diseases.
This course will include the introduction and current advance in Nanobiotechnology, Nano-biomaterial and analytical nano-material, functionalization of nanomaterial by biomolecules, Nano-biosensing, the application of Nano-analysis in biomedicine and clinical diagnosis, SPR & SERS and Nano-biotechnology, and is a selective course for senior students major in Biology, Chemistry and Nano-sciences and Material Sciences. |
| 开课院系 |
生命科学学院 |
| 通选课领域 |
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| 是否属于艺术与美育 |
否 |
| 平台课性质 |
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| 平台课类型 |
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| 授课语言 |
中文 |
| 教材 |
纳米生物传感：原理、发展与应用,鞠熀先、张学记、约 瑟夫.王,科学出版社,2012,第一版,9787030347633；
纳米生物化学与分子生物学,张阳德,化学工业出版社,2005年,纳米生物材料学,张阳德,化学工业出版社,2005年, |
| 参考书 |
第一版,7502572856；
第一版,7502569219；
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| 教学大纲 |
基本目的： 纳米科技已成为21世纪前沿科学技术，利用具有特殊功能的纳米材料与纳米结构，充分发挥纳米材料特殊的光、电以及磁学性能，通过生物分子标记等方法进行生物功能化或不经标记，应用于特定生物分子和复杂生物环境的检测，对生物科学的发展、人体健康以及国家安全都具有非常重要的意义，本课程涵盖了纳米生物检测的多个方面，力求反映新型纳米材料与探针以及纳米技术在生物检测中的最新应用成果。 生命科学及纳米材料科学都具有很强的实验性，本课程中安排了4学时的实验有助于同学加深对相关理论的理解，提高动手能力，掌握纳米生物检测的基础实验技术，从而实现理论与实践的有机结合。
内容提要：
本课程将涵盖纳米生物技术，重点讲授纳米生物检测技术，即各种纳米生物分析材料（特别是金纳米粒子）的制备和性能、纳米材料的生物功能化、传感机制及纳米分析技术在临床和诊断中的应用等内容。课程中还安排了4学时的文献讨论课以活跃课堂气氛，促进不同背景高年级同学的学术交流与融合。此外，课程中还包含4学时的实验内容，涉及应用最广泛的金纳米粒子的制备、表征及其在生物检测中的应用。
学时分配：
第一章：纳米生物技术概述（2学时）
纳米生物技术的历史、研究现状及发展展望
第二章：纳米生物材料及分析材料（3学时）
第一节：纳米生物材料的特性：1、表面效应；2、小尺寸效应；3、宏观量子隧道效应；4、量子尺寸效应
第二节：纳米生物材料的制备方法：1、固相法；2、液相法；3、气相法；4、树枝状聚合物的合成方法
第三节：纳米生物材料的种类及用途：1、无机纳米生物材料；2、有机纳米生物材料；3、纳米复合材料及发展趋势
第四节：纳米金粒子与复合型纳米粒子：1、纳米金粒子的基本特性；2、纳米金粒子的合成与表征；3、生物分子的纳米金标记与检测技术；4、复合型纳米粒子的合成与表征
第三章：纳米材料的生物功能化（2学时）
第一节：非共价组装的生物功能化：1、物理吸附；2、特异性亲和
第二节：共价组装的生物功能化：1、直接化学反应；2、交联化学反应；3、“点击”化学法
第四章：纳米生物传感（5学时）
第一节：纳米生物传感技术原理：1、加速电子传递；2、催化效应
第二节：纳米生物探针：1、分子信标；2、核酸适配体；3、量子点
第三节：纳米生物传感器的种类：1、DNA纳米生物传感器；2、纳米微悬梁生物传感器；3、光纤纳米传感器；4、生物探针纳米传感器；5、化学探针纳米传感器；6、纳米细胞传感器； 7、纳米图像生物传感器；8、纳米粒子生物传感器
第五章：纳米分析技术在生物医学及临床诊断中的应用（4学时）
第一节：临床诊断：1、葡萄糖检测；2、疾病标记物检测；3、DNA检测；4、细菌及病毒检测；5、癌细胞检测
第二节：生物医学：1、荧光纳米颗粒在细胞识别中的应用；2、生物成像与检测
第六章：表面等离子体共振（SPR）及表面增强拉曼散射（SERS）（6学时）
第一节：表面等离子体共振（SPR）技术：1、SPR发展历史；2、SPR原理、仪器及分析方法；3、SPR技术特点；4、SPR在生物学中的应用
第二节：表面增强拉曼散射（SERS）
1、 SERS发展历史；2、SERS原理介绍及活性研究；3、SERS基底；4、SERS在生物学及环境监测中的应用
第七章：纳米生物技术（2学时）
第一节：纳米载体：1、纳米药物载体；2、纳米基因载体
第二节：仿生纳米材料：1、无机生物材料；2、有机复合仿生材料；3、纳米材料的生物安全性
第三节：纳米技术在分子生物学中的应用
1、 DNA合成、基因调控过程的扫描隧道显微镜研究；2、染色体的原子力显微镜的研究；3、生物大分子动态过程的研究；4、生物大分子的直接操控与改性
实验：金纳米粒子的制备、表征及利用金纳米粒子快速检测氨基糖苷类抗生素（4学时）
文献阅读及实验结果讨论（4学时）
教学方式以课堂讲授为主，结合文献阅读及讨论，并安排了4学时的实验以巩固和加深理论知识。
成绩评定办法：
实验：30%； 文献讨论及presentation：30%； 期末论文：40%
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| 教学评估 |
洪龙：
学年度学期：21-22-2，课程班：纳米生物检测技术1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：7.5，课程得分分数段：85-90；
学年度学期：22-23-2，课程班：纳米生物检测技术1，课程推荐得分：null，教师推荐得分：null，课程得分分数段：80及以下；
学年度学期：23-24-2，课程班：纳米生物检测技术1，课程推荐得分：null，教师推荐得分：null，课程得分分数段：null；
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