纳米生物学

课程编码：280216086001M3002 英文名称：Nanobiology 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业课 主讲教师：荆吉等

纳米生物学是纳米科学技术与现代生物学融合的新兴交叉学科，旨在纳米尺度上发现、理解以及改造生命体系中的重要事件。本课程通过课堂讲授，主要介绍纳米生物学的基本概念、原理和技术方法，让学生了解当前的主要研究领域；通过自由讨论自然界中的经典模型和最新的热点，引导学生对纳米生物学相关领域产生兴趣。授课过程中将强调培养以科学问题驱动的逻辑思维方式，注重课堂讲授与互动，采取启发式教学模式。每位学生需根据自己的兴趣，结合纳米生物学相关的话题，在课程学习过程中完成一份学术报告。

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第一章 绪论 6学时 荆吉
第1节 纳米科技与纳米生物学
第2节 纳米生物学的历史、现状与发展
第3节 纳米生物世界中的独特属性
第二章 纳米生物材料的结构原理 16学时 荆吉
第1节 纳米生物材料的结构基元
第2节 基于蛋白质的纳米结构
第3节 基于DNA的纳米结构
第4节 基于脂分子的纳米结构
第三章 纳米生物材料的功能原理 12学时 贾飞
第1节 纳米生物材料的能量的吸收与传递
第2节 纳米生物材料中的化学转化与物质合成
第3节 纳米生物材料参与物质运输与信息传递
第四章 纳米生物学中的若干重要研究问题 16学时 贾飞
第1节 纳米生物材料的人工设计
第2节 分子马达纳米器件
第3节 DNA/蛋白质与分子计算
第4节 纳米生物传感器与生物医药
第五章 纳米生物学主要研究手段与技术 10学时 荆吉
第1节 纳米级分子成像: STED、 STORM、PALM技术
第2节 纳米级分子操控：光镊与磁镊技术
第3节 纳米/原子级结构解析技术：原子力显微镜、扫描隧道显微镜、电子显微镜以及衍射技术

荆吉，博士，中国科学院·杭州医学研究所，研究员，2018年在美国Texas A&M University获得博士学位。浙江省卫生高层次人才（创新人才），浙江省医学生物资源利用专业委员会副主任委员，中国生物物理学会钙离子信号分会青年委员会副主任。主要研究方向：光遗传学有时空分辨率和可逆等特点，荆吉研究员按照“应用基础研究—光遗传学工具开发—应用转化〞的思路，进行光遗传学工具的开发与转化应用的探索。主要成果包括：1) 开发可逆调控内质网和细胞膜相互作用的光控工具，用以研究细胞膜蛋白质、脂质分布和钙信号通路；2) 精准控制蛋白质细胞膜定位，控制其功能和完整性，并用生物发光/上转换纳米技术，建立光控炎性-程序性细胞死亡的体内动物模型，应用于研究抗肿瘤治疗；3) 设计光控生物素连接酶系统，优化蛋白质邻近标记技术，提高在活细胞中研究蛋白质相互作用的精度。相关研究成果，为研究细胞器的功能和相互作用提供了具有时间/空间精度和可逆的技术手段。目前，以第一作者或通讯作者在 Nature Cell Biology（2篇）、Advanced Science、Chemical Science、Genome Medicine和Journal of Biological Chemistry等杂志发表研究型论文多篇，总引用2000余次。多次受邀参加国际会议EMBO Workshop 、Gordon Research Conference、Biophysical Society Annual Meeting 和 Keystone Symposia 做主题报告；作为课题负责人主持国家自然科学基金（面上）项目，浙江省自然科学基金-重大项目，参与国家重点研发计划。2023年获浙江省科学技术进步一等奖。
贾飞，中国科学院杭州医学研究所研究员，博士生导师，主持浙江省重点项目及国家自然科学基金项目。2017年博士毕业于美国东北大学，导师张可教授，主要研究高分子材料在递送核酸等生物制剂方面的应用。2017年至2021年在麻省理工学院材料科学与工程系从事博士后研究，合作导师Robert J. Macfarlane教授，开展新型结构高分子水凝胶设计以及金属纳米颗粒-高分子复合晶体材料制备等方面研究。2021年至今在中科院杭州医学所任研究员，PI。近年来以第一作者在学术期刊J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Sci., Nano Lett., 等发表多篇论文。