纳米生物检测

《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章基于纳米孔的高灵敏度生物传感分析技术1
1.1纳米孔技术简介1
1.2蛋白米孔和态纳米孔2
1.3.溶血毒素用于DNA测序4
1.4纳米孔用于小分子的检测6
1.5纳米孔用于生物大分子的检测8
1.6纳米孔用于DNA中单核苷酸多态性的检测11
1.7纳米孔用于实际样品中小分子RNA的检测12
参考文献15
第2章稀土荧光纳米探针在生物检测中的应用19
2.1稀土离子的性质和发光特性20
2.1.1线状的荧光光谱21
2.1.2能级丰富,荧光可调21
2.1.3大的Stokes位移23
2.1.4长的荧光寿命23
2.1.5上转换荧光24
2.2稀土荧光纳米探针的设计与修饰26
2.2.1镧系离子-有机配体复合物纳米探针26
2.2.2稀土掺杂的无机晶体荧光纳米探针26
2.2.3稀土荧光纳米探针的表面修饰27
2.3稀土纳米撕在生命分析中的应用30
2.3.1DNA检测30
2.3.2蛋白质检测31
2.3.3细胞计数34
2.3.4过氧化氢检测35
2.3.5谷胱甘肽检测35
2.3.6pH检测36
2.3.7葡萄糖检测37
2.3.8氰根离子检测37
2.3.9汞离子检测38
2.3.10铜离子检测39
2.4展望39
参考文献40
第3章用于生物检测的静电纺丝技术45
3.1静电纺丝的制备概述45
3.2静电纺丝的功能调控47
3.2.1直径48
3.2.2形貌49
3.2.3孔径51
3.2.4材料52
3.3静电纺丝在生化分析中的应用53
3.3.1气体的分析检测54
3.3.2金属离子的分析检测56
3.3.3生物功能分子的检测57
3.4结论与廳61
参考文献62
第4章基于上转换荧光共振能量转移的均相生物传感68
4.1引言68
4.2荧光共振能量转移69
4.2.1FRET的基本原理69
4.2.2能量转移效率?的测定70
4.2.3现有FRET方法存在的主要问题70
4.3上转换发光纳米粒子71
4.3.1UCNPs的概况71
4.3.2UCNPs的发光机理71
4.3.3UCNPs材料结构73
4.3.4UCNPs的发光调控75
4.3.5UCNPs的制备方法77
4.3.6UCNPs的表面功能化78
4.4UC-FRET生物传感80
4.4.1有机染料作能量受体81
4.4.2纳米金作能量受体89
4.4.3碳纳米材料作能量受体92
4.4.4其他纳米材料作能量受体97
4.5结论与展望99
参考文献100
第5章基于量子点的多色荧光检测技术及其应用108
5.1多色荧光检测技术的提出108
5.2多色荧光检测技术在DNA分析中的应用109
5.3多色荧光检测技术在蛋白质分析中的应用113
5.4双色荧光检测技术在病毒检测中的应用114
5.5多色荧光检测技术在细胞成像中的应用116
5.6微流控芯片多色量子点编码及应用120
5.7微流控芯片多色荧光可视化检测技术及应用123
5.8多色荧光检测技术发展前景128
参考文献128
第6章DNA结构介导的纳米生物传感器131
6.1线性单链DNA探针(一维DNA探针)131
6.1.1DNA分子在表面上的构象132
6.1.2界面上相邻DNA探针分子之间的距离效应134
6.2二维DNA探针(具有二级结构DNA的探针)137
6.3三维DNA探针141
6.4DNA折纸芯片143
6.5DNA生物传感器的应用147
6.5.1DNA生物传感器用于单核苷酸多态性的检测147
6.5.2DNA传感器用于microRNA生物标记物的检测150
6.5.3病原体的检测155
6.6结论与廳156
参考文献157
第7章用于动物重大疫病检测的量子点生物探针164
7.1量子点生物探针用于动物重大疫病病毒检测165
7.1.1引言165
7.1.2量子点探针的制备166
7.1.3应用量子点探针检测动物重大疫病病毒166
7.2量子点生物探针用于动物重大疫病病原菌检测170
7.2.1引言170
7.2.2应用量子点探针检测动物重大疫病病原菌171
7.3量子子生物撕鮮于物重大疫疫致病机麵究175
7.3.1引言175
7.3.2量子点标记病毒的方法176
7.3.3荧光显微镜177
7.3.4应用量子点生物探针研究动物重大疫病致病机理177
参考文献179
第8章利用原子力显微和识别成像技术研究细胞膜结构183
8.1概述183
8.1.1原子力显臟的结构和成像原理183
8.1.2原子力显臟的成像模式183
8.1.3原子力显臟探针的结构185
8.1.4原子力显臟探针的功能化186
8.1.5分子识别成像显臟的原理187
8.2AFM在液相条件下的高分辨成像188
8.2.1AFM成像基底的制备188
8.2.2AFM现场流动样品池技术189
8.2.3AFM对核酸?染色质结构的研究190
8.2.4AFM对蛋白质成像的研究191
8.2.5分子识别成像对蛋白质糖基化的研究193
8.3AFM对细胞膜结构的酿195
8.3.1细胞膜样品的制备197
8.3.2AFM研究红细胞膜结构197
8.3.3红细胞膜脂筏结构的研究204
8.3.4AFM对脂筏功能性的研究208
8.3.5AFM对线粒体膜结构的研究210
8.4小结213
参考文献213
第9章基于核酸适配体的肿瘤细胞和活体检测216
9.1引言216
9.2核酸适配体在细胞生命活动监测中的应用219
9.3核酸适配体用于肿瘤细胞分子分型221
9.4核酸适配体功能化的分子探针在活体分析检测中的应用223
9.5核酸适配体功能化的纳米材酬于肿瘤细胞和活体的分析检测…226
9.5.1核酸适配体功能化金纳米探针在肿瘤细胞检测中的应用226
9.5.2核酸适配体功能化磁性纳米探针在肿瘤细胞和活体分析检测中的
应用228
9.5.3核酸适配体功能化纳米荧光探针在肿瘤细胞和活体分析检测中的
应用230
9.5.4基于核酸适配体功能化纳米探针的其他检测方法234
9.6微流控芯片技术234
9.7总结236
参考文献236
第10章纳米颗粒的组装及在生物检测中的应用242
10.1纳米材料的自组装242
10.1.1自组装的概念242
10.1.2分子自且装合成新颖的纳米结构245
10.1.3以纳米颗粒为基本单元的自且装246
10.1.4电磁场诱导的纳米颗粒自装249
10.2纳米材料组装体的集体性质253
10.2.1纳米材料组装体中存在的相互作用253
10.2.2纳米材料组装体集体光学性质254
10.2.3组装对于纳米材料的集体磁学性质的影响259
10.3基于纳米颗粒组装后集体性质变化的生物检测方法261
10.3.1利用贵重金属纳米颗粒组装的生物检测261
10.3.2利用磁性纳米颗粒组装的生物检测265
10.4组装在构建生物检测器件中的作用266
10.5总结与展望268
参考文献269
第11章纳米探针的细胞电化学传感273
11.1电化学传感器273
11.2纳米探针274
11.2.1纳米材料简介275
11.2.2零维纳米探针275
11.2.3一维纳米探针281
11.2.4二维纳米探针285
11.3细胞固定及仿生界面的构建288
11.4肿瘤细胞检测289
11.4.1纳米电化学阻抗传感289
11.4.2靶向细胞检测290
11.4.3基于适配体的纳米细胞电化学传感291
11.4.4基于细胞表面麵的纳米细胞电化学传感293
11.5基于纳米探针的细胞凋亡电化学传感器294
11.5.1细胞凋亡简介294
11.5.2细胞凋亡的检测技术295
11.5.3细胞凋亡的电化学检测297
参考文献302
第12章细胞光散射成像分析311
12.1引言311
12.2细胞光散射成像的特点311
12.2.1光散射成像及显微光谱技术311
12.2.2光散射纳米探针313
12.2.3细胞光散射成像的影响因素314
12.3细胞实时光散射成像及传感分析314
12.3.1活细胞标记?成像和示踪315
12.3.2活细胞内生物分子传感及实时监测321
12.4纳米标记对细胞光散射成像分析的影响325
12.4.1光散射纳米探针的细胞生物相容性325
12.4.2光散射纳米探针对细胞?组织和胚胎的影响326
12.4.3光散射纳米探针应用于细胞成像分析面临的主要挑战327
12.5存在的问题及未来发展方向327
12.5.1存在的问题及其可能的解决方案327
12.5.2未来潜在的发展方向328
参考文献328
第13章拉曼光谱与增强拉曼光谱在细胞检测中的应用333
13.1拉曼光谱和增强拉曼光谱的基本原理334
13.1.1光的散射334
13.1.2拉曼光谱335
13.1.3共振拉曼光谱336
13.1.4表面增强拉曼光谱336
13.2SERS細胞体系細中基本方法学340
13.2.1直接检测340
13.2.2间接检测343
13.2.3数据分析346
13.3拉曼光谱和增强拉曼光谱的仪器技术发展347
13.3.1拉曼光谱及其联用技术347
13.3.2成像技术350
13.4SERS和拉曼光谱在细胞体系的应用352
13.4.1细胞分类与检测352
13.4.2细胞内微环境的检测355
13.4.3细胞生命过程监测357
13.4.4纳米材料在细胞内的监测362
13.5现存问题及展望367
参考文献370
第14章用于细胞实时探测的纳米电化学探针技术376
14.1概述376
14.2纳米电极优良的电化学特性376
14.3纳米电极的制备377
14.3.1纳米带电极377
14.3.2纳米盘电极378
14.3.3纳米锥电极380
14.3.4碳纳米管电极382
14.3.5纳米孔电极382
14.3.6纳米电极阵列384
14.4纳米电化学传感器实时探测细胞信号分子387
14.4.1纳米电化学探针高时空分辨监测信号分子释放387
14.4.2突触间隙内部探测388
14.4.3细胞内部实时探测389
14.4.4基于扫描电化学显臟探针的细胞实时监测389
14.5纳米电极阵列用于细胞实时探测393
14.5.1纳米电极阵列实时监测细胞胞吐与电生理研究394
14.5.2纳米线场效应晶体管阵列用于细胞电生理研究395
14.6总结与展望397
参考文献397
第15章面向肿瘤研究的量子点标记生物探针402
15.1引言402
15.2量子点的性质及其水溶性化修饰403
15.2.1量子点的荧光性质403
15.2.2量子点的合成与表面化学性质406
15.2.3量子点水溶性化修饰407
15.3生物探针构建中常用的靶向单元及标记策略412
15.3.1氨基酸?多肽和蛋白质的性质及其标记策略412
15.3.2核酸的性质及其标记策略414
15.4基于量子点标记的生物探针构建策略415
15.5基于量子点标记的生物探针在肿瘤研究中的应用418
15.5.1基于量子点标记的生物探针在肿瘤检测中的应用418
15.5.2基于量子点标记的生物探针在肿瘤转移相关研究中的应用423
15.5.3基于量子点标记的生物探针在肿瘤异质性研究中的应用425
15.5.4基于量子点标记的生物探针在肿瘤研究中的机遇和挑战427
参考文献428
第16章肿瘤磁共振诊断用磁性纳米材料的研究进展434
16.1磁性纳米造影剂的原理434
16.1.1磁性纳米材料的磁学性质434
16.1.2MRI的基本原理436
16.1.3磁性纳米材料造影剂的信号增强原理437
16.2肿瘤磁共振纳米造影剂的发展及应用分类438
16.2.1肿瘤磁共振临床诊断的现状与发展趋势438
16.2.2肿瘤磁共振纳米造影剂的应用分类439
16.3肿瘤磁共振纳米造影剂的制备及应用440
16.3.1超顺磁性纳米造影剂440
16.3.2顺磁性纳米材料造影剂455
16.4总结与展望459
参考文献460
第17章纳米技术基础上的胃癌预警与早期诊断系统467
17.1目