《Bionanotechnology : Concepts and Applications》书评

材料科学与工程学院 吴泽鑫

概述

《Bionanotechnology : Concepts and Applications》中文译名为《生物纳米技术：概念和应用》，作者为Ljiljana Fruk和Antonina Kerbs。Ljiljana Fruk博士现任剑桥大学化学工程与生物技术系生物纳米工程Lecturer，主持独立课题组。Antonina Kerbs是Miltenyi Biotec的科学团队协调员，曾经在Fruk博士团队中担任博士后研究员，从事纳米颗粒的制备、生物功能化和生物传感设备的设计。本书由剑桥大学出版社于2021年首次出版，全书共454页，涵盖9个章节。

一、图书的总体构架、体例及内容简介

本书包括：前言、正文、索引。

内容简介：

第一章 纳米材料：原理和性能

第一章作为全书的基础，共十个小节，系统梳理了生物纳米技术的概念与发展历史，并重点阐述了纳米材料的核心性质，包括表面能、纳米晶体生长机制、奥斯特瓦尔德熟化与聚结，以及纳米颗粒形状的调控原理。

第二章 纳米材料的制备策略

第二章聚焦于纳米材料的制备方法，共八个小节，涵盖自上而下与自下而上两大合成策略，并分别介绍了金属、金属氧化物、量子点、碳纳米材料、聚合物纳米粒子及多孔纳米材料的具体制备路径，同时涉及生物合成法这一新兴方向。

第三章 生物系统的生物分子和尺度

第三章从生物学视角切入，共十个小节，介绍了生物系统中的主要生物分子类型——碳水化合物、脂质、核酸与蛋白质，并结合分子生物学中心法则，重点讲解了界面蛋白、蛋白质标签、酶及结构蛋白在纳米技术中的相关性。

第四章 纳米材料的生物功能化

第四章专门讨论纳米材料的生物功能化策略，共五个小节，依次介绍了自组装原理、表面改性方法，以及非共价功能化、基于蛋白质与蛋白质标签的功能化和共价功能化三类生物功能化路径，为后续应用章节奠定方法论基础。

第五章 生物纳米技术中的5种分析方法

第五章系统梳理了生物纳米技术研究中常用的五类分析表征手段，共四个小节，分别从形态评估、组成与表面性质分析、理化性质探测以及分子相互作用研究四个维度，介绍了纳米尺度下的主要实验方法。

第六章 DNA纳米技术

第六章是全书的核心章节之一，共七个小节，深入探讨了DNA纳米技术这一前沿领域，内容涵盖DNA的化学合成、DNA作为固定工具的应用、DNA-纳米颗粒偶联物、DNA水凝胶，以及DNA纳米结构与DNA折纸技术的概念与实际应用。

第七章 仿生纳米技术

第七章以自然界为灵感来源，共四个小节，围绕仿生纳米技术展开，介绍了自组装肽纳米结构、生物矿化肽与蛋白质在纳米设计中的应用，以及生物模板辅助纳米设计和仿生纳米设计的基本思路与研究进展。

第八章 生物传感器设计中的生物纳米技术

第八章将生物纳米技术引入传感领域，共五个小节，系统介绍了生物传感器与纳米传感器的基本原理，并分类阐述了光学生物纳米传感器、机械纳米传感器及体内纳米传感器的设计思路与应用场景。

第九章 生物纳米技术与医学的结合

第九章聚焦于生物纳米技术的医学转化，共六个小节，涵盖纳米基疗法、药物纳米载体、治疗性纳米材料、生物体内示踪纳米材料与治疗诊断一体化纳米材料，并延伸至纳米材料在组织工程中的应用，以及纳米毒性与环境影响这一不可回避的安全性议题。

二．图书撰写特点

1．学科交叉

本书的内容跨越了材料、生物和医学等多个学科，是一本交叉程度较大的教材。当前纳米材料在多个领域具有重要应用，其中生物纳米材料已成为极具活力的研究方向。随着科学的不断发展，学科交叉的深度与广度持续拓展，对于高年级大学生、研究生等读者而言，进行跨领域的学习是非常具有意义的。

2．注重现实应用

本书虽以“概念与应用”为题，但行文重心明显偏向实际应用，对基础材料知识的铺陈相对简练。由本书的深入度和学科交叉程度来看，其目标读者主要是具有一定学科背景的相关研究者。因此，本书并没有花太多篇幅进行基础知识的介绍，而是突出介绍了应用，使跨领域学者能够系统把握生物纳米材料应用领域的前沿动态。

3．设计周到

本书在适当位置设有“回到基础”与“研究报告”两个特色栏目，构思新颖，设计巧妙。这些栏目帮助读者快速回顾相关基础知识，并将其与实际应用及最新研究成果有机联系起来。

三．结语  

综上所述，笔者认为《Bionanotechnology : Concepts and Applications》主题涵盖纳米材料的制备、特性与生物功能化，生物纳米技术中的分析方法，以及仿生纳米技术、DNA纳米技术在生物传感、医学和组织工程中的前沿应用，脉络清晰，体系完整。全书设计周到，兼顾了不同背景读者的阅读需求。通读本书，读者可以全面了解生物纳米技术的关键概念和热门的实际应用。综上，笔者认为这是一本难得的优质教材，适合但不限于材料、生物和医学等相关学科的高年级大学生、研究生以及相关研究工作者钻研学习。

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高校馆藏：

•  哥伦比亚大学、暨南大学、普林斯顿大学、耶鲁大学