21世纪以来,科学的逐步融合,特别是物理学、纳米技术、生物和医学等学科的交叉融合,横跨不同的大陆,也跨越了不同的科学与文化。这种科学的融合正带来一场变革,不只是在技术领域,也涉及我们与物质世界在生理、文化和哲学层面的联系。 这本书为我们展示了物理学、生物学和纳米科学技术交叉融合的科学领域——以生命为核心的新科学。作者具备多个学科的研究背景,她将对生命的研究置于广阔的语境中,思索并探讨着快速变化的现在,也带我们想象让新技术美梦成真的光明未来。
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前言及致谢
绪论 科学融合于生物学,重塑健康
生物学与医学中的纳米技术
定量生物学的诞生:生命的全新物理学
生物学和医学的转变
创新材料的未来
第1章 最终,我们拥抱生物学的复杂性
分层的宇宙,分层的生命
近距离对焦生物的复杂性:还原生物
拉远镜头:解释由复杂性形成的生物学行为
利用纳米技术工具研究生物
观察进行纳米尺度行走的蛋白质
调查多尺度的细胞行为
细胞如何对机械作用力与环境做出反应?
将机械信号翻译成生物语言
用机械信号与电学信号连接不同尺度
生物电对器官活动的程序控制
分层的生物、分层的大脑以及分层的思维
接纳生物的复杂性
第2章 边制作,边学习:DNA和蛋白质纳米技术
DNA纳米技术的诞生
利用DNA创造纳米结构
DNA折纸术
DNA纳米机器人
DNA纳米技术的挑战
蛋白质纳米技术
通过生物演化优化自身的纳米结构
利用纳米技术制造仿生材料和仿生设备
未来设备:量子物理、生物学与纳米技术的相遇
第3章 医学中的纳米
药物发现简史与纳米医学的到来
抗生素耐药性与纳米技术
利用定制化蛋白质进行药物合理化设计
用于可编程化学合成的DNA纳米机器人
用于靶向输送药物的纳米技术
增强癌症免疫疗法的纳米技术
用于基因编辑与基因递送的纳米颗粒
药物与分子从聚合材料中可控释放
将应用生物响应材料的皮肤贴剂中的药物可控释放
用于改进免疫疗法的植入体
迈向超增强的免疫系统
第4章 组织与器官再生
从细胞的发现到干细胞的发现
早期的组织工程
操控干细胞的命运
用于组织工程的纳米结构材料
器官工程
三维生物打印
芯片上的器官
将生物学、物理学与数学用于工程和再生组织
第一个生物杂化的跨领域材料机器人
第5章 总之,生命改变一切
结语 生物变成物理:我们成为技术物种的时代正在来临?
科学家为新的技术文化而努力
科技与平等
创造积极技术未来的愿景
在过去的光辉中前行
译后记 人类的又一次三岔路口
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