2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——納米化學(xué)技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.下列哪一項不是納米材料區(qū)別于宏觀材料的基本特征？A.小尺寸效應(yīng)B.表面效應(yīng)C.量子尺寸效應(yīng)D.宏觀量子隧道效應(yīng)2.在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，金納米顆粒通常利用其哪種物理特性進行成像或光熱治療？A.吸收光譜可調(diào)性B.強度C.電化學(xué)活性D.磁性3.EPR效應(yīng)（EnhancedPermeabilityandRetention）主要描述的是納米粒子在哪種組織中的行為？A.肝臟和脾臟B.肺部C.腎臟D.肌肉4.下列哪種材料常被用作構(gòu)建脂質(zhì)體藥物載體？A.聚乙二醇（PEG）B.脂質(zhì)（如磷脂）C.淀粉D.碳納米管5.量子點在生物醫(yī)學(xué)成像中的主要優(yōu)勢之一是？A.無毒B.成本低廉C.可實現(xiàn)多色標(biāo)記D.生物降解性好6.納米藥物載體實現(xiàn)靶向遞送的主要目的是？A.提高藥物在血液中的循環(huán)時間B.增加藥物的溶解度C.將藥物精確輸送到病灶部位，減少副作用D.加快藥物的代謝7.碳納米管因具有獨特的電學(xué)和機械性能，在哪種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有潛力？A.基因測序B.神經(jīng)接口C.組織工程支架D.以上都是8.聚合物納米粒子作為藥物載體，其包封率主要受哪些因素影響？（多選，請用字母“√”表示正確，“×”表示錯誤）□A.藥物與聚合物的性質(zhì)□B.制備工藝條件□C.納米粒子的尺寸□D.環(huán)境pH值9.納米材料進入生物體后，其表面性質(zhì)（如表面電荷、官能團）可能發(fā)生什么變化，并影響其行為？A.恒定不變B.可能發(fā)生改變，影響細胞攝取和毒性C.完全消失D.只影響其在水中的溶解度10.對于納米生物醫(yī)藥產(chǎn)品的研發(fā)，以下哪項屬于重要的倫理考量？A.成本效益分析B.產(chǎn)品市場競爭力C.納米材料長期生物安全性的不確定性D.專利申請策略二、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述納米材料“小尺寸效應(yīng)”對其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用可能產(chǎn)生的影響。2.簡述脂質(zhì)體作為藥物載體具有的優(yōu)點。3.解釋什么是“診療一體化”（Theranostics）納米平臺，并簡述其基本原理。4.納米材料的生物安全性評估需要考慮哪些主要方面？三、論述題（每小題10分，共30分）1.試述將量子點用作生物標(biāo)記物進行疾病診斷的優(yōu)勢、劣勢及潛在解決方案。2.比較聚合物納米粒子（如PLGA）和脂質(zhì)體在作為藥物載體方面的主要異同點。3.討論納米化學(xué)技術(shù)在推動組織工程與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展中所起到的關(guān)鍵作用，并舉例說明。四、綜合應(yīng)用題（15分）設(shè)計一種可用于腫瘤靶向成像和化療的納米診療一體化平臺。請說明該平臺所基于的納米材料類型、其分別承擔(dān)的成像與治療功能、靶向機制、以及設(shè)計中需要考慮的關(guān)鍵因素（如靶向性、成像信號強度、藥物釋放條件、生物安全性等）。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.A4.B5.C6.C7.D8.A,B,C,D9.B10.C二、簡答題1.解析思路：小尺寸效應(yīng)指納米顆粒尺寸進入納米量級后，其物理化學(xué)性質(zhì)（如光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等）發(fā)生顯著變化。在生物醫(yī)藥中，這可能導(dǎo)致：①光學(xué)性質(zhì)改變（如量子點熒光增強、吸收帶藍移），可用于更靈敏、多色的生物成像和檢測；②表面能和表面活性顯著增加，影響材料與生物分子的相互作用，如提高細胞內(nèi)吞效率；③生物相容性可能改變，影響毒性或組織相容性；④更容易穿透生物屏障（如血腦屏障），或被特定器官（如肝、脾）蓄積（EPR效應(yīng)）。2.解析思路：脂質(zhì)體由雙分子層磷脂構(gòu)成，模擬細胞膜結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點在于：①生物相容性好，可被機體逐步代謝清除；②制備方法相對成熟、成本較低；③表面可修飾，易于實現(xiàn)靶向遞送和延長血液循環(huán)時間；④可包載水溶性和脂溶性藥物；⑤作為疫苗載體時，能模擬病毒結(jié)構(gòu)，有效刺激免疫應(yīng)答。3.解析思路：診療一體化平臺是指將診斷（成像/監(jiān)測）和治療（藥物遞送/刺激）功能集成在同一個納米載體上的系統(tǒng)。其基本原理是：利用納米載體作為“載體”，將成像探針（如熒光染料、放射性核素）和治療藥物（如化療藥、光敏劑、基因編輯工具）共載或分別載入。該平臺在病灶部位，通過診斷探針提供實時、精確的病灶定位和監(jiān)測信息，同時利用納米載體將治療藥物精確遞送到病灶，實現(xiàn)“診斷引導(dǎo)治療”或“治療中監(jiān)測”，提高治療效果，減少副作用。4.解析思路：納米材料的生物安全性評估是一個復(fù)雜的過程，需要考慮多個方面：①理化性質(zhì)（尺寸、形狀、表面化學(xué)組成、穩(wěn)定性等）及其與生物體相互作用的潛在影響；②體內(nèi)分布、代謝途徑和消除過程；③不同生物系統(tǒng)（如血液、器官、細胞、組織）的毒性效應(yīng)（急性、慢性、亞慢性）；④潛在的免疫原性或過敏性反應(yīng)；⑤長期暴露的潛在風(fēng)險（如遺傳毒性、致癌性、生殖發(fā)育毒性）；⑥生產(chǎn)、處理和廢棄過程中對操作人員和環(huán)境的影響。三、論述題1.解析思路：優(yōu)勢：①高靈敏度，可檢測低濃度生物分子；②可進行多色標(biāo)記，同時檢測多種目標(biāo)物；③熒光強度高，成像對比度好；④表面可功能化，實現(xiàn)靶向識別。劣勢：①生物毒性（如溶解性差導(dǎo)致細胞毒性、體內(nèi)積累）；②光學(xué)穩(wěn)定性（如光漂白）；③潛在的免疫原性；④從體外到體內(nèi)的熒光信號衰減。解決方案：①發(fā)展新型生物相容性材料進行表面包覆；②優(yōu)化量子點合成工藝，減少雜質(zhì)，提高純度和穩(wěn)定性；③進行表面功能化修飾，如連接靶向配體，提高體內(nèi)靶向性并減少非特異性結(jié)合；④開發(fā)新型成像技術(shù)補償信號衰減。2.解析思路：相同點：①均可作為藥物載體，提高藥物靶向性、生物利用度或延長循環(huán)時間；②均可實現(xiàn)藥物的控釋或緩釋；③表面均可進行功能化修飾以連接靶向分子、成像探針等。不同點：①組成與結(jié)構(gòu)：脂質(zhì)體由脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成，具有生物膜結(jié)構(gòu)特點；聚合物納米粒子由合成聚合物（如PLGA）構(gòu)成，可以是膠束、核殼結(jié)構(gòu)等。②生物相容性與代謝：脂質(zhì)體通常具有良好的生物相容性和可生物降解性，像細胞膜一樣；聚合物納米粒子的生物相容性和代謝清除途徑取決于聚合物性質(zhì)，有些可生物降解，有些則難以降解。③穩(wěn)定性：脂質(zhì)體在酸堿環(huán)境中或高濃度電解質(zhì)下易不穩(wěn)定；聚合物納米粒子穩(wěn)定性相對較好。④藥物包載能力：對水溶性藥物和脂溶性藥物的包載能力不同。⑤制備工藝：脂質(zhì)體制備方法多樣（如薄膜分散法、超聲波法）；聚合物納米粒子制備方法也多樣（如乳化聚合法、自組裝法）。3.解析思路：納米化學(xué)技術(shù)在組織工程與再生醫(yī)學(xué)中起關(guān)鍵作用：①提供納米級三維支架：利用納米材料（如納米顆粒、納米纖維）構(gòu)建具有特定孔隙結(jié)構(gòu)、尺寸和化學(xué)組成的支架，模擬細胞外基質(zhì)（ECM）的納米微環(huán)境，有利于細胞粘附、增殖、分化和遷移，促進組織再生。②負載生長因子：納米載體（如納米粒子、脂質(zhì)體）具有較大的比表面積和優(yōu)異的包載能力，可有效負載并緩釋生長因子，精確調(diào)控細胞信號通路，引導(dǎo)組織再生方向。③引導(dǎo)細胞行為：納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)（如尺寸、形狀、表面化學(xué)信號）可以影響細胞行為，如細胞粘附、分化、遷移和力學(xué)響應(yīng)。④增強生物活性材料性能：將納米粒子（如納米羥基磷灰石）摻入生物材料中，可提高其力學(xué)強度、生物相容性或生物活性（如引導(dǎo)骨再生）。例如，利用納米羥基磷灰石涂層促進骨植入物骨整合；利用靜電紡絲納米纖維制備仿生皮膚支架促進創(chuàng)面愈合。四、綜合應(yīng)用題解析思路：設(shè)計一種納米診療一體化平臺需考慮多個要素。首先確定納米材料類型，常用且生物相容性較好的包括聚合物（如PLGA、聚乙烯吡咯烷酮PVP）、脂質(zhì)體、金納米粒子、氧化鐵納米粒子等。選擇材料需考慮其穩(wěn)定性、功能化能力、生物安全性。其次，確定成像和治療功能。成像功能常用熒光染料（如Cy7,Cy5）、量子點、放射性核素（如125I,64Cu,90Y）或磁性納米粒子（用于MRI）。治療功能則根據(jù)疾病類型選擇，如化療藥物（阿霉素、紫杉醇）、光敏劑、放射源、siRNA、DNA等。然后，設(shè)計靶向機制，通常通過在納米載體表面連接特異性靶向配體（如單克隆抗體、多肽、適配子）識別病灶相關(guān)