2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——納米材料在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種納米材料的尺寸效應(yīng)使其在可見光區(qū)域表現(xiàn)出強(qiáng)烈的表面等離子體共振（SPR）現(xiàn)象，使其在生物傳感和成像中應(yīng)用廣泛？()A.量子點(diǎn)B.碳納米管C.金納米粒子D.樹枝狀大分子2.在醫(yī)學(xué)診斷中，利用納米材料作為探針進(jìn)行成像，其核心優(yōu)勢(shì)之一是能夠顯著提高組織的（）。A.代謝率B.信號(hào)傳導(dǎo)速度C.成像對(duì)比度D.血液循環(huán)時(shí)間3.量子點(diǎn)在醫(yī)學(xué)診斷成像中面臨的主要挑戰(zhàn)之一是其潛在的（）。A.機(jī)械強(qiáng)度不足B.光穩(wěn)定性差C.生物相容性未知D.制備成本過(guò)高4.下列哪種納米載體因其良好的生物相容性和可修飾性，常被用作靶向遞送診斷試劑或成像劑？()A.多孔硅納米粒B.脂質(zhì)體C.石墨烯量子點(diǎn)D.金屬有機(jī)框架（MOF）5.納米材料用于疾病傳感時(shí)，其“信號(hào)放大”策略主要目的是（）。A.減少檢測(cè)背景噪聲B.提高檢測(cè)的靈敏度C.加快信號(hào)產(chǎn)生速度D.增加材料的比表面積6.納米材料在體內(nèi)滯留時(shí)間較長(zhǎng)是其在醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用中需要關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，這直接關(guān)聯(lián)到其（）。A.靶向效率B.量子產(chǎn)率C.生物相容性D.降解產(chǎn)物毒性7.利用金納米粒子表面等離子體共振效應(yīng)進(jìn)行生物分子檢測(cè)時(shí)，通常需要將其（）。A.與酶結(jié)合B.固定在固相載體上C.負(fù)載在量子點(diǎn)上D.與抗體偶聯(lián)8.在醫(yī)學(xué)影像中，磁共振成像（MRI）造影劑主要利用了哪種納米材料的特性？()A.光致發(fā)光B.磁性C.穿透性D.重金屬含量9.將納米診斷技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究推向臨床應(yīng)用，需要克服的關(guān)鍵障礙之一是（）。A.材料制備的重復(fù)性B.檢測(cè)成本的降低C.嚴(yán)格的生物安全性和臨床驗(yàn)證D.診斷結(jié)果的解讀難度10.碳納米管（CNTs）在生物醫(yī)學(xué)診斷中，除了成像和傳感，還可以利用其獨(dú)特的（）進(jìn)行疾病標(biāo)志物的檢測(cè)。A.電化學(xué)活性B.機(jī)械強(qiáng)度C.光學(xué)穩(wěn)定性D.磁響應(yīng)性二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.納米材料的________效應(yīng)和________效應(yīng)是其許多特殊性質(zhì)的基礎(chǔ)。2.量子點(diǎn)在光照下會(huì)發(fā)出不同顏色的光，這是由其________決定的。3.脂質(zhì)體作為診斷試劑載體時(shí)，其表面修飾親水性聚合物的主要目的是提高_(dá)_______。4.在利用納米材料進(jìn)行靶向診斷時(shí)，需要通過(guò)________等手段實(shí)現(xiàn)對(duì)病灶的特異性識(shí)別和定位。5.納米材料在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用，要求其具有良好的生物________性和較低的________性。6.基于納米材料的生物傳感器通常具有高_(dá)_______、快速響應(yīng)和可________等優(yōu)點(diǎn)。7.磁性納米粒子（如氧化鐵納米粒）是常用的________造影劑，可以增強(qiáng)MRI圖像的________度。8.納米診斷技術(shù)的“________”是指能夠同時(shí)檢測(cè)多種生物標(biāo)志物或?qū)崿F(xiàn)多種診斷功能。9.評(píng)估納米材料生物安全性的重要指標(biāo)之一是其________（體內(nèi)半衰期）。10.隨著納米技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)醫(yī)學(xué)診斷將朝著________、________和________的方向發(fā)展。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述金納米粒子在醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)用原理及其優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述利用納米材料構(gòu)建生物傳感器的典型策略。3.簡(jiǎn)述納米材料在醫(yī)學(xué)診斷中面臨的主要生物安全挑戰(zhàn)及其來(lái)源。4.簡(jiǎn)述“診療一體化”（Theranostics）納米平臺(tái)在疾病診斷與治療中的意義。四、論述題（每題10分，共30分）1.比較量子點(diǎn)與熒光素作為生物成像探針的優(yōu)缺點(diǎn)。2.論述碳納米管在疾病早期診斷中可能的應(yīng)用方向及需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。3.結(jié)合實(shí)例，論述克服納米材料生物相容性和安全性挑戰(zhàn)對(duì)推動(dòng)其醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用的重要性。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.B5.B6.C7.B8.B9.C10.A二、填空題1.尺寸效應(yīng)表面效應(yīng)2.量子尺寸3.生物相容性4.靶向分子/配體5.相容性毒性6.靈敏度可重復(fù)使用7.MRI對(duì)比度8.多功能化9.體內(nèi)滯留10.高靈敏度靶向化個(gè)性化三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先說(shuō)明金納米粒子具有表面等離子體共振（SPR）特性，能吸收并散射特定波長(zhǎng)的光（尤其可見光），增強(qiáng)組織對(duì)比度。其次，說(shuō)明金納米粒子可以通過(guò)修飾（如硫醇）連接靶向分子（如抗體、適配體）實(shí)現(xiàn)病灶靶向。最后，點(diǎn)出其優(yōu)勢(shì)，如生物相容性相對(duì)較好、易于功能化、成像效果顯著等。2.解析思路：首先說(shuō)明納米材料具有巨大的比表面積和優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)。其次，闡述構(gòu)建策略，如利用納米材料作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)器（如金納米顆粒增強(qiáng)熒光信號(hào)），或作為識(shí)別元件（如納米顆粒固定抗體/酶識(shí)別目標(biāo)分子），或利用納米材料本身的電化學(xué)/光學(xué)特性進(jìn)行檢測(cè)。3.解析思路：首先指出納米材料的尺寸小、表面能高、表面原子占比大等特性可能導(dǎo)致其具有更高的生物活性或毒性。其次，列舉具體挑戰(zhàn)，如細(xì)胞攝取后的內(nèi)化過(guò)程、在體內(nèi)的分布、代謝和排泄、長(zhǎng)期滯留、潛在的免疫原性或遺傳毒性等。最后，說(shuō)明這些挑戰(zhàn)是納米診斷應(yīng)用必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。4.解析思路：首先定義診療一體化平臺(tái)，即結(jié)合診斷和治療效果的納米系統(tǒng)。其次，說(shuō)明其意義，如實(shí)現(xiàn)病灶的精確定位和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高診斷的準(zhǔn)確性；同時(shí)將治療藥物（如藥物、放療劑）靶向遞送到病灶，提高治療效果，降低副作用；實(shí)現(xiàn)個(gè)性化精準(zhǔn)醫(yī)療等。四、論述題1.解析思路：首先分別闡述量子點(diǎn)和熒光素的成像原理（前者基于量子限域效應(yīng)和SPR，后者基于熒光發(fā)射）。然后比較優(yōu)缺點(diǎn)：量子點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是可調(diào)色范圍寬、亮度高、穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)是可能存在生物毒性、潛在的免疫原性、光穩(wěn)定性相對(duì)差（易猝滅）。熒光素優(yōu)點(diǎn)是生物相容性好、安全性高；缺點(diǎn)是顏色選擇性有限、光穩(wěn)定性較差、亮度相對(duì)較低。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景討論其適用性。2.解析思路：首先說(shuō)明碳納米管（CNTs）的獨(dú)特性質(zhì)，如優(yōu)異的導(dǎo)電性、力學(xué)性能、大的比表面積和良好的生物相容性（特定類型和功能化后）。然后論述其在早期診斷中可能的應(yīng)用方向，如基于其導(dǎo)電性或光學(xué)性質(zhì)（經(jīng)功能化后）的傳感器用于檢測(cè)體液中的早期疾病標(biāo)志物；作為高效載體遞送診斷試劑到病灶；利用其力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行細(xì)胞或組織力學(xué)特性的檢測(cè)等。最后，指出需要解決的問(wèn)題，如如何控制其生物相容性和體內(nèi)行為、如何實(shí)現(xiàn)高效的靶向遞送、如何解決潛在的毒性問(wèn)題、如何實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化等。3.解析思路：首先強(qiáng)調(diào)納米材料的生物相容性和安全性是其從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用的根本前提。其次，結(jié)合實(shí)例說(shuō)明，如未經(jīng)充分評(píng)估的納米材料可能引發(fā)急性