本书为“低维材料与器件丛书”之一。全书涵盖了纳米材料在生化分析应用中的方方面面；较为系统而全面地介绍了纳米材料在生化分析中的基本原理、检测技术、研究方法等，结合最新研究进展，详细阐述了新型分析检测手段并介绍了纳米材料在肿瘤标志物检测、生物成像、诊疗一体化等领域中的应用。
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总序
前言
第1章 生物功能化纳米探针在光电化学生物传感与成像分析中的应用 1
1.1 生物功能化纳米探针在电化学生物传感分析中的应用 1
1.1.1 概述 2
1.1.2 贵金属纳米探针在电化学生物传感分析中的应用 6
1.1.3 金属氧化物纳米探针在电化学生物传感分析中的应用 9
1.1.4 碳纳米探针在电化学生物传感分析中的应用 12
1.1.5 二维过渡金属纳米探针在电化学生物传感分析中的应用 14
1.1.6 小结 19
1.2 生物功能化纳米探针在光致电化学DNA传感器中的应用 19
1.2.1 概述 19
1.2.2 基于DNA生物条形码纳米探针的光致电化学DNA传感器 22
1.2.3 基于DNA构象变化的光致电化学DNA传感器 23
1.2.4 基于酶催化的光致电化学DNA传感器 25
1.2.5 基于DNA循环放大技术的光致电化学DNA传感器 29
1.2.6 小结 33
1.3 生物纳米探针在电致化学发光传感分析中的应用 33
1.3.1 概述 34
1.3.2 半导体纳米探针在电致化学发光传感分析中的应用 35
1.3.3 贵金属纳米探针在电致化学发光传感分析中的应用 41
1.3.4 高分子纳米材料在电致化学发光传感分析中的应用 45
1.3.5 金属有机框架材料在ECL传感器的应用 47
1.3.6 小结 48
1.4 生物功能化纳米探针在化学发光和生物发光传感与成像分析中的应用 49
1.4.1 概述 49
1.4.2 生物功能化纳米探针在化学发光传感分析中的应用 50
1.4.3 生物功能化纳米探针在化学发光成像分析中的应用 53
1.4.4 生物功能化纳米探针在生物发光成像分析中的应用 61
1.4.5 小结 71
1.5 展望 71
参考文献 72
第2章 芯片表面传感技术在生化分析中的应用 94
2.1 生物功能化纳米材料在表面增强拉曼散射分析中的应用 94
2.1.1 表面增强拉曼散射简介 95
2.1.2 表面增强拉曼传感器检测策略 98
2.1.3 贵金属纳米材料在SERS传感器中的应用 102
2.1.4 复合纳米材料在SERS传感器中的应用 107
2.1.5 展望 111
2.2 生物功能化纳米材料在表面等离子体共振传感器信号放大检测中的应用 112
2.2.1 表面等离子体共振传感器及其信号放大技术简介 112
2.2.2 贵金属纳米材料在表面等离子体共振传感器信号放大检测中的应用 117
2.2.3 磁性纳米材料在表面等离子体共振传感器信号放大检测中的应用 123
2.2.4 硅纳米材料在表面等离子体共振传感器信号放大检测中的应用 124
2.2.5 碳基纳米材料在表面等离子体共振传感器信号放大检测中的应用 126
2.2.6 展望 133
2.3 石英晶体微天平在生化分析中的应用 133
2.3.1 石英晶体微天平简介 133
2.3.2 基于生物分子偶联的信号放大技术在生化分析中的应用 137
2.3.3 基于金属纳米颗粒偶联的信号放大技术在生化分析中的应用 138
2.3.4 基于金属离子还原的信号放大技术在生化分析中的应用 142
2.3.5 基于生物催化生成沉淀的信号放大技术在生化分析中的应用 144
2.3.6 基于DNA杂交/复制的信号放大技术在生化分析中的应用 145
2.3.7 基于晶体原位生长的信号放大技术在生化分析中的应用 148
2.3.8 展望 149
参考文献 150
第3章 上转换纳米材料在生物分子检测、荧光成像分析及肿瘤诊疗一体化中的应用研究 163
3.1 上转换纳米材料概述 163
3.2 上转换纳米材料的发光机制 164
3.3 上转换纳米材料的可控制备方法 166
3.3.1 合成疏水性上转换纳米材料 166
3.3.2 一步法合成亲水性上转换纳米材料 169
3.4 基于发光共振能量转移的上转换纳米荧光材料在生物分子检测中的应用 170
3.4.1 改变上转换纳米材料和识别配体间的光谱重叠 170
3.4.2 改变上转换纳米材料和识别配体间能量转移距离 177
3.5 上转换纳米颗粒在活体荧光成像中的应用 180
3.5.1 上转换纳米荧光探针实现活体肿瘤的靶向成像 180
3.5.2 上转换纳米荧光探针实现活体多色成像 181
3.5.3 发展前景和挑战 182
3.6 上转换纳米颗粒在肿瘤诊疗一体化方面的应用 183
3.6.1 上转换纳米诊断试剂的构建 183
3.6.2 化学药物治疗 188
3.6.3 光动力治疗 197
3.6.4 光热治疗 207
3.6.5 基因治疗 210
3.6.6 免疫治疗 211
3.6.7 联合治疗 213
3.7 展望 216
参考文献 217
第4章 纳米孔技术在生化分析中的应用 233
4.1 生物纳米孔的种类及应用研究进展 234
4.1.1 α-HL纳米孔 234
4.1.2 aerolysin纳米孔 234
4.1.3 MspA纳米孔 235
4.1.4 噬菌体phi29 DNA包装马达 235
4.1.5 生物纳米孔分析技术的应用与发展 235
4.2 固体纳米孔的种类及应用研究进展 246
4.2.1 氮化硅 246
4.2.2 二维材料 249
4.2.3 氧化铝 251
4.2.4 聚合物薄膜 253
4.2.5 玻璃毛细管 254
4.3 展望 257
参考文献 258
第5章 基于微芯片构建的功能化微纳米材料在肿瘤标志物检测及肿瘤诊疗中的应用 263
5.1 微流控技术 263
5.1.1 微流控技术概述 263
5.1.2 基于液滴的微流控技术 265
5.1.3 小结 270
5.2 基于微芯片的功能化微纳米界面的构建及其在肿瘤标志物活检中的应用 270
5.2.1 基于微芯片的循环肿瘤细胞检测 272
5.2.2 基于微芯片的胞外囊泡检测 281
5.2.3 小结 286
5.3 基于微芯片的功能化微纳米药物的构建及其在肿瘤诊疗中的应用 286
5.3.1 微胶囊 287
5.3.2 纳米乳液 291
5.3.3 纳米颗粒 294
5.4 展望 301
参考文献 302
第6章 生物功能化纳米探针在多模态成像分析中的应用 310
6.1 活体成像方式简介 310
6.1.1 PET成像 310
6.1.2 SPECT 311
6.1.3 光学成像 311
6.1.4 磁共振成像 312
6.1.5 超声成像 313
6.1.6 光声成像 313
6.1.7 计算机断层成像 313
6.2 多模态成像 313
6.2.1 融合PET的双模态分子影像纳米探针 314
6.2.2 融合FMI的多模态成像纳米探针 319
6.3 展望 324
参考文献 324
第7章 生物功能化碳纳米材料在生物传感、生物成像及诊疗一体化中的应用 328
7.1 碳纳米材料与生物分子之间的作用 328
7.1.1 碳纳米材料分类 328
7.1.2 碳纳米材料与核酸之间的作用 330
7.1.3 碳纳米材料与蛋白质之间的作用 335
7.1.4 碳纳米材料与其他生物分子之间的作用 338
7.2 生物功能化碳纳米材料的制备与性质 338
7.2.1 生物功能化碳纳米材料的制备 338
7.2.2 生物功能化碳纳米材料的性质 342
7.3 生物传感 345
7.3.1 核酸检测 345
7.3.2 蛋白质检测 348
7.3.3 酶活性检测 349
7.3.4 小分子检测 349
7.3.5 细胞检测 350
7.4 生物成像 350
7.4.1 细胞成像 350
7.4.2 活体成像 353
7.5 诊疗一体化 355
7.5.1 癌症治疗方法 355
7.5.2 碳基纳米诊疗试剂的构建 357
7.6 展望 359
参考文献 359
第8章 纳米药物载体在肿瘤诊疗一体化中的应用 367
8.1 脂质体纳米药物载体 367
8.1.1 概述 367
8.1.2 脂质体纳米药物载体的应用研究 369
8.1.3 商业化的脂质体纳米药物载体 378
8.1.4 小结 378
8.2 介孔硅纳米药物载体 379
8.2.1 介孔硅纳米材料 379
8.2.2 介孔硅纳米材料在肿瘤诊断方面的应用 379
8.2.3 介孔硅纳米材料在肿瘤治疗方面的应用 385
8.2.4 介孔硅纳米材料在诊疗一体化上的应用 389
8.2.5 小结 396
8.3 DNA纳米药物载体 396
8.3.1 DNA自组装纳米技术简介 397
8.3.2 DNA纳米药物载体的种类及其在肿瘤诊疗一体化中的应用 398
8.3.3 小结 409
8.4 金属有机框架载体 410
8.4.1 金属有机框架概述 410
8.4.2 金属有机框架材料在肿瘤治疗中的应用 411
8.4.3 小结 425
8.5 展望 426
参考文献 426
第9章 光热纳米材料在肿瘤诊疗一体化中的应用 443
9.1 概述 443
9.2 贵金属纳米材料 447
9.2.1 金纳米材料 447
9.2.2 银、铂、钯纳米粒子 452
9.3 碳纳米材料 453
9.3.1 碳纳米管 454
9.3.2 石墨烯 456
9.3.3 类石墨烯纳米材料 457
9.4 过渡金属纳米材料 458
9.4.1 磁性纳米粒子 458
9.4.2 铜基半导体 460
9.4.3 钨基半导体 461
9.5 共轭聚合物 462
9.5.1 聚多巴胺 462
9.5.2 聚吡咯 464
9.6 复合光热材料 466
9.7 光热治疗与成像 469
9.8 展望 473
参考文献 474
第10章 siRNA纳米递送体系在肿瘤基因治疗中的应用 482
10.1 概述 482
10.1.1 RNA干扰机理 483
10.1.2 siRNA纳米载体在肿瘤治疗中面临的挑战 484
10.2 提高纳米载体的稳定性 485
10.2.1 基于静电作用构建纳米载体 485
10.2.2 基于“协同组装”策略构建纳米载体 486
10.3 提高纳米载体的靶向性 487
10.3.1 多肽修饰的纳米载体 487
10.3.2 抗体修饰的纳米载体 488
10.3.3 核酸适体修饰的纳米载体 488
10.4 基于内源性刺激因素诱导释放siRNA的纳米载体设计策略 489
10.4.1 氧化还原环境触发纳米载体释放siRNA 490
10.4.2 酸性pH触发纳米载体释放siRNA 492
10.4.3 酶触发纳米载体释放siRNA 495
10.4.4 肿瘤细胞代谢物触发纳米载体释放siRNA 497
10.5 基于外部刺激因素诱导释放siRNA的纳米载体设计策略 498
10.5.1 光照触发纳米载体释放siRNA 498
10.5.2 磁场或超声触发纳米载体释放siRNA 502
10.6 展望 504
参考文献 505
关键词索引 514
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