内容简介

索尼娅·孔特拉（Sonia Contera）

牛津大学物理系生物物理学教授、牛津马丁学院医用纳米科学研究中心联席主任。她的研究方向是物理学、生物学和纳米科学技术的交叉领域，具备多个学科的研究背景。

译者：孙亚飞

青年科普作家。高中参加化学竞赛保送进入北京大学化学学院，后于清华大学化学系获得博士学位。2010年开始从事科普工作，已出版著作《原子王国历险记》及译作《诗意的原子》等。

作品目录

前言及致谢 V
绪论 科学融合于生物学，重塑健康 001
生物学与医学中的纳米技术 003
定量生物学的诞生：生命的全新物理学 005
生物学和医学的转变 010
创新材料的未来 014
第1 章 最终，我们拥抱生物学的复杂性 019
分层的宇宙，分层的生命 023
近距离对焦生物的复杂性：还原生物 025
拉远镜头：解释由复杂性形成的生物学行为 030
利用纳米技术工具研究生物 041
观察进行纳米尺度行走的蛋白质 045
调查多尺度的细胞行为 048
细胞如何对机械作用力与环境做出反应？ 051
将机械信号翻译成生物语言 052
用机械信号与电学信号连接不同尺度 058
生物电对器官活动的程序控制 060
分层的生物、分层的大脑以及分层的思维 061
接纳生物的复杂性 065
第2 章 边制作，边学习：DNA和蛋白质纳米技术 069
DNA纳米技术的诞生 073
利用DNA创造纳米结构 077
DNA折纸术 080
DNA纳米机器人 081
DNA纳米技术的挑战 083
蛋白质纳米技术 086
通过生物演化优化自身的纳米结构 096
利用纳米技术制造仿生材料和仿生设备 097
未来设备：量子物理、生物学与纳米技术的相遇 099
第3 章 医学中的纳米 103
药物发现简史与纳米医学的到来 105
抗生素耐药性与纳米技术 112
利用定制化蛋白质进行药物合理化设计 118
用于可编程化学合成的DNA纳米机器人 121
用于靶向输送药物的纳米技术 122
增强癌症免疫疗法的纳米技术 128
用于基因编辑与基因递送的纳米颗粒 133
药物与分子从聚合材料中可控释放 135
将应用生物响应材料的皮肤贴剂中的药物可控释放 137
用于改进免疫疗法的植入体 138
迈向超增强的免疫系统 140
第4 章 组织与器官再生 143
从细胞的发现到干细胞的发现 147
早期的组织工程 151
操控干细胞的命运 154
用于组织工程的纳米结构材料 156
器官工程 157
三维生物打印 162
芯片上的器官 164
将生物学、物理学与数学用于工程和再生组织 166
第一个生物杂化的跨领域材料机器人 168
第5 章 总之，生命改变一切 171
结语 生物变成物理：我们成为技术物种的时代正在来临？ 183
科学家为新的技术文化而努力 184
科技与平等 189
创造积极技术未来的愿景 193
在过去的光辉中前行 196
译后记 人类的又一次三岔路口 199
注释 203
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作者简介

索尼娅·孔特拉（Sonia Contera）

牛津大学物理系生物物理学教授、牛津马丁学院医用纳米科学研究中心联席主任。她的研究方向是物理学、生物学和纳米科学技术的交叉领域，具备多个学科的研究背景。

译者：孙亚飞

青年科普作家。高中参加化学竞赛保送进入北京大学化学学院，后于清华大学化学系获得博士学位。2010年开始从事科普工作，已出版著作《原子王国历险记》及译作《诗意的原子》等。

精彩摘录

在21世纪，现代定量生物学、物理学、计算机科学、神经形态电子学以及自然计算与数学的其他分支学科，事实上终止了人类寻求理解生命与自然的历史循环，并且让我们更接近于完善古代文明的原始智力活动。随着我们努力发现智能的活体生命将宇宙物理学藏入我们生物体内核的精确方式，科学家与技术专家（通常在不知不觉中）重新与我们的祖先连接，论证人类与非人类体内的“小宇宙”的计划——尽管是以一种世俗的方式。换句话说，生物学正在融入物理学领域。通过最基本的形式，物理学寻找着在所有尺度及表现中构建并控制宇宙的规则，并用数学语言将它们表达出来。接着，工程学利用这些已经编码到数学中的物理学知识创造出技术。生物学如今已变成自然的土壤，供物理学与工程学生长。

——引自章节：分层的生物、分层的大脑以及分层的思维061

21世纪，很多科学家都在兴致勃勃地找寻一些方法，以搭建平台或框架，与公众、执政者以及工业技术开发者合作，从而描绘出更美好、更多元也更稳定的未来。21世纪出现的很多有关技术的作品都忘了一件事，那就是科学家比任何人都要更理解他们所创造的知识会有多大的能量，他们也在越发努力地去协调社会与经济力量，以约束科学知识的发展与应用。在社会这台机器中，科学家是最基本的零件，可以将技术与公平性联系起来。虽说对纯粹知识的追求是我们当中很多人工作的驱动力，还有一些人是被更成功的事业所驱动，因为这可以带给他们奖项、地位还有财富，然而，真实的情况是大多数科学家需要承受在实验室里或计算机前长时间痛苦的工作，追求着一种更深层且智慧的激情，为提高所有人的生活水平而努力。这种努力，实际上也是技术融合发生在医学中的主要原因之一：奉献给更优的健康生活，似乎是科学家提高全民福祉最直接的路径，至少我们希望如此。

——引自章节：创新材料的未来014