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生物物理的發展趨勢

作者:kylelong  於 2014-3-2 21:51 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:科普知識|通用分類:文史雜談


生物物理的發展趨勢

 

 

生物物理(BiophysicsBiological Physics),是生物學和物理學的交叉學科,研究生物的物理特性。生物物理涵蓋各級生物組織,從分子尺度到整個生物體和生態系統。它的研究範圍有時會與生理學、生物化學、納米技術、生物工程、農業物理學、細胞生物學和系統生物學有顯著的重疊。它被認為是生物學和物理學之間的橋樑。物理學和生物學在兩方面有聯繫:一方面,生物為物理提供了具有物理性質的生物系統,另一方面,物理為生物提供了解決問題的工具。

 

生物物理學包括:(1)生物學和分子生物學--幾乎所有形式的生物物理學的工作。包括有:基因表達調控、單一的蛋白質動力學、生物能學、膜片鉗、生物力學等。(2)結構生物學--蛋白質、核酸、脂質、碳水化合物,以及它們的複合體在埃解析度下的結構。(3)光譜、成像。(4)生物物理技術。(5)膜生物物理學。(6)細胞信號傳導和受體。(7)電生理學。(8)神經生物物理學。(9)生物力學和生物流變學。(10)理論生物物理學。(11)生物信息學。(12)系統生物學。(13)學習和認知。(14)自由基生物學與自由基醫學。(15)光與生命。(16)納米生物學等。

 

上面講的都是基礎研究,也是醫院、大學或研究所裡面學術研究的主要內容。而從當前最熱門的生物物理應用發展前沿來看,仿生學、生物武器、納米機器人、生物計算機、人造器官移植、生物動力能源等等,則是應用領域最尖端的技術了。

 

對於生物物理在人體醫學領域的未來發展趨勢,展開想象的翅膀,筆者認為可能會有以下幾個方面:

 

1,納米機器人全面進入人體,成為人體的一部分。它們與外界通過某種信號連接,雙向傳輸信號,報告人體內部細胞的相關信息,並定時定點處理癌細胞、受損細胞或病毒、細菌等的特異性結構或分子;

 

2,納米機器人與血細胞和免疫細胞全面融合(或整合),調節人體營養物質的運輸與平衡;調節廢棄廢物的排出與代謝;調節藥物反應的強弱以及藥物副作用的減緩;現今的生物導彈以及人造化學血液將被淘汰,成為新一代人造生物血液系統和免疫系統;

 

3,除了大腦和神經系統,幾乎人體所有器官均可以實現人造器官移植,挽救大量生命或殘疾人士。這些人造器官相對於移植器官或克隆器官來講,具有更多的優勢,從而使得人體成為半人半機器人;

 

4,生物動力能源是一種可再生能源,可以是利用生物光、生物磁場或生物電,並與可能進入人體。當人體內部的微型晶元擁有這種生物動力能源之後,就可以實現患病器官的永久工作、大腦記憶可以儲存並轉移、人造器官的動力來源等等;

 

5,生物計算機可能與人腦對接,實現信息互換或交流。這項技術給智力殘障病人、抑鬱症患者以及性格缺陷人士帶來光明,也可以給更多的有心理疾病的人士提供服務,更可以解除普通人士的生活和工作壓力;

 

6,仿生學和生物武器的發展,給人類帶來了戰爭災難。不過,反仿生學和反生物武器,同樣是這一領域的研究熱點。其核心內容,將會是提高人體的免疫力,使得人體擁有可以抵抗生物武器入侵的能力;或者可以發出一種類似抵抗敵方艦艇入侵時的「人體反艦導彈

 

7,更多的醫療儀器會小型化、普及化,並進入家庭。智能手機可以做超聲波掃描、CT、紅外線、熱輻射以及磁場掃描等;智能眼鏡可以看見血栓的位置、癌細胞擴散情況、內出血、胃潰瘍等等;智能注射器可以定點定量將藥物直接注射到人體異常細胞裡面,或者提供相關生物材料去修復受損細胞和組織(比如補鈣、清淤、排毒、殺菌等);

 

8,出現「意念控制器」和「感官控制器,使得日常生活中很多家用電器可以通過大腦的意念,或者人體的感應器官(眼睛、生物電、生物磁場、生物光等)有序地工作;辦公地點、衛生間、超市、街道、公交系統等場所,因這些控制器而更加服務人性化。




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