生物物理的发展趋势

 

生物物理的发展趋势

 

 

生物物理（Biophysics，Biological Physics），是生物学和物理学的交叉学科，研究生物的物理特性。生物物理涵盖各级生物组织，从分子尺度到整个生物体和生态系统。它的研究范围有时会与生理学、生物化学、纳米技术、生物工程、农业物理学、细胞生物学和系统生物学有显著的重叠。它被认为是生物学和物理学之间的桥梁。物理学和生物学在两方面有联系：一方面，生物为物理提供了具有物理性质的生物系统，另一方面，物理为生物提供了解决问题的工具。

 

生物物理学包括：（1）生物学和分子生物学--几乎所有形式的生物物理学的工作。包括有：基因表达调控、单一的蛋白质动力学、生物能学、膜片钳、生物力学等。（2）结构生物学--蛋白质、核酸、脂质、碳水化合物，以及它们的复合体在埃分辨率下的结构。（3）光谱、成像。（4）生物物理技术。（5）膜生物物理学。（6）细胞信号传导和受体。（7）电生理学。（8）神经生物物理学。（9）生物力学和生物流变学。（10）理论生物物理学。（11）生物信息学。（12）系统生物学。（13）学习和认知。（14）自由基生物学与自由基医学。（15）光与生命。（16）纳米生物学等。

 

上面讲的都是基础研究，也是医院、大学或研究所里面学术研究的主要内容。而从当前最热门的生物物理应用发展前沿来看，仿生学、生物武器、纳米机器人、生物计算机、人造器官移植、生物动力能源等等，则是应用领域最尖端的技术了。

 

对于生物物理在人体医学领域的未来发展趋势，展开想象的翅膀，笔者认为可能会有以下几个方面：

 

1，纳米机器人全面进入人体，成为人体的一部分。它们与外界通过某种信号连接，双向传输信号，报告人体内部细胞的相关信息，并定时定点处理癌细胞、受损细胞或病毒、细菌等的特异性结构或分子；

 

2，纳米机器人与血细胞和免疫细胞全面融合（或整合），调节人体营养物质的运输与平衡；调节废弃废物的排出与代谢；调节药物反应的强弱以及药物副作用的减缓；现今的生物导弹以及人造化学血液将被淘汰，成为新一代人造生物血液系统和免疫系统；

 

3，除了大脑和神经系统，几乎人体所有器官均可以实现人造器官移植，挽救大量生命或残疾人士。这些人造器官相对于移植器官或克隆器官来讲，具有更多的优势，从而使得人体成为半人半机器人；

 

4，生物动力能源是一种可再生能源，可以是利用生物光、生物磁场或生物电，并与可能进入人体。当人体内部的微型芯片拥有这种生物动力能源之后，就可以实现患病器官的永久工作、大脑记忆可以储存并转移、人造器官的动力来源等等；

 

5，生物计算机可能与人脑对接，实现信息互换或交流。这项技术给智力残障病人、抑郁症患者以及性格缺陷人士带来光明，也可以给更多的有心理疾病的人士提供服务，更可以解除普通人士的生活和工作压力；

 

6，仿生学和生物武器的发展，给人类带来了战争灾难。不过，反仿生学和反生物武器，同样是这一领域的研究热点。其核心内容，将会是提高人体的免疫力，使得人体拥有可以抵抗生物武器入侵的能力；或者可以发出一种类似抵抗敌方舰艇入侵时的“人体反舰导弹”；

 

7，更多的医疗仪器会小型化、普及化，并进入家庭。智能手机可以做超声波扫描、CT、红外线、热辐射以及磁场扫描等；智能眼镜可以看见血栓的位置、癌细胞扩散情况、内出血、胃溃疡等等；智能注射器可以定点定量将药物直接注射到人体异常细胞里面，或者提供相关生物材料去修复受损细胞和组织（比如补钙、清淤、排毒、杀菌等）；

 

8，出现“意念控制器”和“感官控制器”，使得日常生活中很多家用电器可以通过大脑的意念，或者人体的感应器官（眼睛、生物电、生物磁场、生物光等）有序地工作；办公地点、卫生间、超市、街道、公交系统等场所，因这些控制器而更加服务人性化。