生物物理的發展趨勢

 

生物物理的發展趨勢

 

 

生物物理（Biophysics，Biological 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係統。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、細胞生物學和係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梁。物理學和生物學在兩方麵有聯係：一方麵，生物為物理提供了具有物理性質的生物係統，另一方麵，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分辨率下的結構。（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）係統生物學。（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。

 

上麵講的都是基礎研究，也是醫院、大學或研究所裏麵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麵：

 

1，納米機器人全麵進入人體，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麵融合（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係統和免疫係統；

 

3，除了大腦和神經係統，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。當人體內部的微型芯片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裏麵，或者提供相關生物材料去修複受損細胞和組織（比如補鈣、清淤、排毒、殺菌等）；

 

8，出現“意念控製器”和“感官控製器”，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、公交係統等場所，因這些控製器而更加服務人性化。