【正文】 一億個離子。 23 在人體的整個免疫防護過程中，首先免疫系統(tǒng)要能辨別那一個是自己的細胞，那一個是必頇被消滅的抗原。如有需要助手 T細胞將會透過 MHC第二類蛋白質(zhì)與 B細胞互動，產(chǎn)生介白質(zhì)來刺激 B、 T及 TH細胞的增殖。周邊神經(jīng)系統(tǒng)也可以分為兩個主要的部份：軀體神經(jīng)系統(tǒng)以及自主神經(jīng)系統(tǒng) 軀體神經(jīng)系統(tǒng)中的感覺神經(jīng)纖維 可將身體各部份的感覺器官所搜集到的視覺、嗅覺、味覺、觸覺等資訊傳送到大腦或脊髓。此外還有一些帶負電荷的蛋白分子。 動作電位因一連串離子通過細胞膜而造成離子重新分配及膜電位改變。 29 奈米生物技術(shù)應(yīng)用範疇 生物技術(shù)目前的應(yīng)用相當廣泛，舉凡微生物辨識、疾病防治、食品改良、能源開發(fā)、環(huán)境保育、及地球永續(xù)發(fā)展等都有密切關(guān)聯(lián)性。 即離心時的沉澱速率， S數(shù)值越大 ,則分子量也越大 )，它們包含多種蛋白質(zhì)和 rRNA分子。而依照使用的生物元件不同可區(qū)分成酵素感測器 (enzyme sensor)、免疫感測器 (immunosensor)、受體感測器 (receptor sensor)、微生物感測器 (microbial sensor)、細胞及組織感測器 (cell and tissue sensor)、及核酸感測器 (nucleic acid sensor)等六類 ，其中 ， 如核酸感測器即是以 DNA雙股的互補性來做偵測的機制 。由於遺傳密碼的一體適用性，因此即便是真核生物的基因都可以在原核生物內(nèi)表現(xiàn)。 36 有關(guān) 非病毒載體 的部分，包括 (1)微脂?；蜣D(zhuǎn)殖 (liposomemediated gene transfer)是指利用微脂粒包覆欲轉(zhuǎn)殖 DNA於其中，並利用細胞膜會與磷脂質(zhì)熔合 (fusion)的方法，進行 DNA運送，惟此法之表現(xiàn)屬短期且效率不高，並未普遍被採用， (2)受體引導(dǎo)之基因轉(zhuǎn)殖 (receptormediated transfer)是利用細胞上特有的受體來接受已連上 DNA之配體 (ligand)並利用胞飲作用 (endocytosis)將 DNA送入細胞體內(nèi)，惟此一方法之 DNA在囊胞 (endosome)易被分解，故其轉(zhuǎn)殖效率亦差， (3)DNA直接注射至肌肉細胞是比較獨特的方法，結(jié)果顯示肌肉及心臟細胞在 DNA注射後可持續(xù)表現(xiàn)，其它組織則否，因為此法甚為方便，是目前大家所樂於嚐詴的方法， (4)基因槍 (gene gun)射入法是利用高壓加速將塗滿慾被表現(xiàn) DNA的粒子打入細胞內(nèi)，以進行表現(xiàn)，此法所用的 DNA量少，且可運用到多種不同的細胞、組織，甚至器官，並可以體內(nèi)方式來作 DNA表現(xiàn)。 38 一個理想的藥物傳遞系統(tǒng)應(yīng)包括 : 定位 (positioning)、藥物釋放(release)、惰性覆膜 (inert cover)、及回饋控制。有鑑於此，奈米生物科技工具 /技術(shù)的發(fā)展應(yīng)以發(fā)展能行活體內(nèi)檢測 /操作為目標而要達到此一目標，則需達到 (1)侵入、 (2)定位、 (3)反應(yīng)、 (4)發(fā)訊、及 (5)回收等五階段。舉例來說，常抽煙的人因尼古丁在體內(nèi)分解後，易在鹼基的含氮鹽基處形成一甲基共價鍵鍵結(jié)，稱為一個 DNA 外加物 (DNA adduct)。目前利用生物來產(chǎn)出人類需要的物質(zhì)已有很大的斬獲，比較有名的例子如將人類胰島素基因植入大腸桿菌中，並利用大腸桿菌來表現(xiàn)(產(chǎn)出 )人類胰島素，或?qū)⒅┲虢z蛋白利用羊來表現(xiàn)，並在羊奶中回收此一質(zhì)輕、性堅韌的蛛絲來做防彈衣材料等都屬此類的應(yīng)用。上述清除 DNA外加物在研究著眼上，初期宜注重如何輔助或複製這一生物修補程序，再來則應(yīng)設(shè)法找出並執(zhí)行最有效率又省材料的修補程序。這五大階段在奈米技術(shù)不足時像是空談，但有了奈米技術(shù)後卻成了研究重點及商機所在 !而這些技術(shù)如發(fā)展完成，不僅對生物技術(shù)是一種創(chuàng)新，對奈米技術(shù)開發(fā)上也會是一個高度的成就。此五項研究方向雖有難易之別，但並不需要有研究上先後的順序，其中任一項有突破也會對其它各項有所助益。目前藥劑使用觀念已漸漸由「藥效為先」轉(zhuǎn)變到「安全及有效性為中心」。 常見的載體 包括 : (1)反轉(zhuǎn)錄病毒載體 (retroviral vector)是目前使用最多的型式，載體本身是一個被包膜 (envelope)覆蓋的 RNA病毒，會經(jīng)由反轉(zhuǎn)錄作用而形成雙股 DNA，再插入在宿主染色體中，達到基因轉(zhuǎn)殖及持續(xù)性表現(xiàn)的特性，惟此病毒只能感染分裂中的細胞，在體內(nèi)又脆弱易被摧毀，是其缺點。如果能把生物元件包圍在奈米顆粒中，減低非專一性的接觸並在體內(nèi)直接量測檢體，則生物感測器，將可有進一步發(fā)展的空間。 32 2. 生物感測 生物感測器主要是以生物分子如抗體、抗原、酵素、蛋白質(zhì)、及核酸等來做為量測某化合物或離子的工具，一般而言，其量測化合物俱選擇性並常是一可逆反應(yīng)。 利用 16S rRNA作菌種分類流程範例 31 細胞內(nèi)核醣體是蛋白質(zhì)製造之處，它是由蛋白質(zhì)和 rRNA所組成的。這種單一細胞受多個神經(jīng)元訊號控制的現(xiàn)象不易分析，有待更進一步的了解。動作電位是由去極化電流 (depolarizing current)將原本細胞的休息電位提昇 (一般至 55 mV)而引發(fā)的膜電位改變。神經(jīng)細胞會從本體處長出觸手狀的組織，稱為軸突 (axons)和樹突 (dendrites)，樹突負責(zé)將資訊帶回細胞，而軸突則是負責(zé)將訊息傳遞出去。一個正常成人的大腦約有 , 其中約包含了上千億的神經(jīng)細胞以及數(shù)以兆計的神經(jīng)膠質(zhì)細胞。 免疫防護過程 24 所以整個抗原捕殺的過程可分成兩部分，其一由 B細胞產(chǎn)生抗體來標示抗原，而此抗體 /抗原結(jié)合體會被隨時來回巡邏中的巨噬細胞所吞噬 。 後者是專門來殺死已被感染的細胞及其內(nèi)所含的抗原。如果細胞膜上有一個離子通道的分子，經(jīng)過電流的記錄儀器，就可以記錄在這個離子通道進出的離子流。多數(shù)細胞膜上都有葡萄糖的通道 (glucose transporter)，藉以送入外界的葡萄糖，作為細胞內(nèi)的養(yǎng)分之用，該通道是由整合型蛋白質(zhì) (integral protein)組成，分子量大約是 45,000，但其詳細構(gòu)造並不清楚，該通道每次運送葡萄糖時會伴隨著 Na+是屬於同向通道 (symport)。即當粒線體中合成 ATP的 DNA突變或異常都會影響到細胞去穫得足夠的能量，這可能傷害細胞或甚至殺死細胞，更進一地便會引起組織或器官的機能不全。 ATP是細胞能量的攜帶者，它是經(jīng)由一連串複雜電子傳遞反應(yīng)後，以氧為最終電子接受者而產(chǎn)生的。 芬恩 (1988)以「高電壓噴射離子化方法」 (electrospray ionization)使要分析的物質(zhì)經(jīng)過高電壓噴射方法而得離子化，再進行質(zhì)譜測量，用這二種方法，主要在使高分子蛋白質(zhì)帶電並藉以分析該類的蛋白質(zhì)。初級結(jié)構(gòu)指的是蛋白質(zhì)的胺基酸序列，序列上些微變化，會影響蛋白質(zhì)折疊和其功能 ； 次級結(jié)構(gòu)主要是以氫鍵做局部重複的折疊或盤繞，常見的折疊形狀有 α螺旋 (alpha helix)及 β摺板 (β sheet)二種 。故此技術(shù)可用來判斷目標基因的產(chǎn)物及其功用並了解各基因的作用。 力場對 DNA之影響 8 此外，近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)包括癌癥、精神病、及遺傳病等，許多人類疾病是因為染色體內(nèi)不穩(wěn)定的核酸重複序列發(fā)生突變所致。核甘酸是由三大部份組成，即核醣 (ribose； RNA用 )/去氧核醣 (deoxyribose； DNA用 )、磷酸根 (phosphate)及包含嘧啶 (pyrimidines)和嘌呤 (purines)的含氮鹽基。總之，奈米研究可進一步回答生物系統(tǒng)對其元件掌控的專一及精準特性，而因為奈米技術(shù)的發(fā)展，未來這些特性的研究也可能在活體中完成。以尺度而言，一般細胞生物 (cellular life)單一細胞尺寸屬微米級 (micro scale)，如大腸桿菌，其直徑約在 2微米 。研究不同生物元件與其組合而成的生物反應(yīng)系統(tǒng) (bioreactive systems)，是了解生物運作機制的最佳方式之一。各種核甘酸，以含氮鹽基第一個英文字母簡稱之，即 C、 T、 U、A、 G等。這些不正常核甘酸重複序列有些是位於轉(zhuǎn)譯區(qū) (coding region)基因座內(nèi)有一段不穩(wěn)定的CAG核甘酸重複序列擴增突變 (expansion mutation)，所造成的神經(jīng)退化性疾病 (neurodegenerative diseas