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第1章 生物光电子学1

1.1生物光电子学的范畴1

1.1.1生物光电子学的定义1

1.1.2生物光电子学涉及的基本理论1

1.1.3生物光电子学研究的内容2

1.1.4生物光电子学的发展方向3

1.1.5光电子技术在分子生物学中的应用3

1.2生物材料与生物大分子的相互作用4

1.2.1 DNA与生物材料的相互作用5

1.2.2蛋白质与生物材料的相互作用7

1.2.3细胞膜与生物材料的相互作用8

1.3相关技术与应用（概论）9

1.3.1流式细胞技术9

1.3.2生物芯片技术10

1.3.3诱捕的前体分子光激活技术11

1.3.4生物传感器11

1.4纳米尺度的生物光电子12

1.4.1纳米粒子的“导线”作用12

1.4.2量子点在分子生物学中的应用12

1.4.3生物分子作为纳米材料的模板13

1.5展望13

参考文献14

第2章 生物光电子学中的电化学过程16

2.1生物光电子学中的电化学过程概述16

2.2生物电化学应用技术22

2.2.1生物膜与生物界面模拟研究22

2.2.2电脉冲基因导入研究24

2.2.3电场加速作物生长24

2.2.4癌症的电化学疗法24

2.2.5电化学控制药物释放技术25

2.2.6在体研究25

2.2.7生物分子的电化学行为研究26

2.3生物电分析化学26

2.3.1生物电分析化学概述26

2.3.2伏安分析在生命科学中的应用27

2.3.3电化学生物传感器27

2.4电化学酶传感器29

2.4.1电化学酶传感器的组成及工作原理29

2.4.2电化学酶传感器的分类30

2.4.3电化学酶传感器的发展历程30

2.5电化学DNA生物传感器33

2.5.1 DNA概述34

2.5.2 DNA电化学生物传感器36

2.6电化学免疫传感器42

2.6.1免疫传感器的原理42

2.6.2免疫传感器的分类43

2.7电化学细胞传感器48

2.7.1化学组成及胞间化学信号分子49

2.7.2细胞生物生理行为50

2.7.3细胞的固定技术51

2.7.4细胞传感器的种类及应用53

2.8生物能源系统55

2.8.1生物燃料电池的应用58

2.8.2目前发展中存在的问题58

2.8.3生物燃料电池的发展前景59

2.9目前研究状况及展望59

参考文献60

第3章 生物光电子学中的半导体材料及其应用68

3.1概述68

3.2半导体材料的基本性质69

3.2.1半导体的晶体结构70

3.2.2半导体的电子状态和能带结构71

3.2.3半导体载流子73

3.2.4半导体杂质与缺陷74

3.2.5有机半导体77

3.3半导体器件79

3.3.1半导体pn结及二极管79

3.3.2半导体三极管82

3.3.3半导体场效应晶体管83

3.4半导体生物传感器86

3.4.1生物传感器的发展简史86

3.4.2 生物传感器的分类87

3.4.3生物传感器的结构和原理88

3.5半导体生物传感器90

3.5.1半导体生物传感器工作原理90

3.5.2场效应晶体管生物传感器91

3.5.3光电化学型半导体生物传感器94

3.6半导体生物传感器的应用95

3.6.1在生物分子检测领域的应用95

3.6.2在食品分析中的应用108

3.6.3在环境监测中的应用109

3.7目前研究状况及展望110

参考文献110

第4章 荧光生物传感技术114

4.1概述114

4.2基于荧光共振能量转移的生物传感115

4.2.1 FRET用于蛋白质结构与功能研究117

4.2.2 FRET在细胞凋亡研究中的应用119

4.2.3细胞内离子的FRET传感120

4.3基于时间分辨的荧光生物传感121

4.3.1时间分辨荧光分析技术121

4.3.2荧光寿命生物传感123

4.3.3时间分辨荧光传感125

4.4基于荧光偏振的生物传感130

4.4.1概述130

4.4.2荧光偏振传感的应用134

4.5基于量子点的纳米荧光传感136

4.5.1量子点的概念136

4.5.2量子点的光学性质138

4.5.3量子点荧光生物探针的构建140

4.5.4量子点的制备141

4.5.5量子点的表面修饰143

4.5.6量子点的生物功能化145

4.5.7量子点的生物传感应用148

4.6小结与展望166

参考文献167

第5章 拉曼光谱生物检测技术174

5.1概述174

5.2拉曼散射175

5.2.1拉曼散射原理175

5.2.2拉曼散射应用177

5.3表面增强拉曼散射179

5.3.1 SERS发展历史179

5.3.2 SERS效应增强机理179

5.3.3 SERS基底制备182

5.3.4 SERS技术在生物学中的应用优势186

5.4表面增强拉曼散射技术在生物医学领域中的应用186

5.4.1生物小分子SERS传感187

5.4.2 SERS在核酸检测中的应用188

5.4.3 SERS在免疫检测中的应用191

5.4.4 SERS在细胞检测中的应用197

5.5针尖增强拉曼光谱技术203

5.5.1 TERS技术及其原理203

5.5.2 TERS仪器204

5.5.3 TERS应用205

5.6展望210

参考文献211

第6章 纳米等离子激元生物传感219

6.1引言219

6.2等离子共振散射220

6.2.1 Mie散射221

6.2.2椭球体散射224

6.3等离子激元材料228

6.3.1纳米盘229

6.3.2纳米棒232

6.3.3纳米三角形235

6.3.4纳米壳239

6.4纳米等离子激元单颗粒/分子光谱检测技术243

6.4.1单颗粒SPR散射光谱技术243

6.4.2金属颗粒的SPR光学性质244

6.4.3等离子散射的影响因素246

6.4.4单颗粒直接传感器250

6.4.5等离子共振能量转移传感器251

6.4.6等离子激元共振耦合传感器253

6.5 SPR细胞成像与治疗255

6.5.1生物成像256

6.5.2癌症治疗258

6.6展望263

参考文献263

第7章 微流控芯片技术269

7.1微流控芯片技术概述269

7.2微流控芯片的制作技术269

7.2.1微流控芯片的材料269

7.2.2微流控芯片的制作方法271

7.2.3微流控设备分类278

7.3微流控技术与生物光电子学在床旁快速诊断中的应用282

7.3.1微流控芯片在生物光电子学方面的应用282

7.3.2光流体技术在生物学检测中的应用284

7.3.3床旁快速诊断290

7.3.4微流控芯片在POCT中的应用292

7.3.5微流控芯片技术展望302

参考文献302

第8章 生物信息存储与传递309

8.1生物信息概述309

8.1.1 DNA和RNA的组成与结构310

8.1.2蛋白质的组成与结构311

8.1.3遗传信息传递312

8.1.4 DNA的损伤与修复315

8.2生物存储317

8.2.1信息存储317

8.2.2生物存储器318

8.2.3生物存储的未来325

8.3 DNA计算机325

8.3.1 DNA分子计算机的基本原理326

8.3.2 DNA计算机的优势与不足329

8.3.3 DNA计算机的发展简史330

8.3.4 DNA计算机的应用331

8.3.5 DNA计算机的未来337

8.4 DNA纳米技术337

8.4.1 DNA纳米技术337

8.4.2 DNA纳米技术的应用340

8.4.3 DNA纳米技术的挑战与展望351

参考文献351

第9章 生物成像与诊断353

9.1生物成像与诊断概述353

9.2 X射线成像方法及进展357

X射线成像基本原理357

9.3 X射线计算机断层成像方法及进展365

9.3.1成像原理365

9.3.2投影重建图像的原理369

9.3.3投影重建图像的算法371

9.3.4 X射线CT的研究热点方向373

9.4核磁共振成像技术及进展376

9.4.1磁共振成像概述376

9.4.2磁共振成像物理基础377

9.4.3磁共振成像原理380

9.4.4磁共振成像的研究进展383

9.5放射性核素成像方法及进展385

9.5.1放射性核素成像方法概述385

9.5.2放射性核素成像的物理基础386

9.5.3放射性核素成像的设备387

9.5.4主要方法基本原理389

9.5.5 PET/CT成像方法的新进展394

9.6超声成像方法和进展398

9.6.1超声波概述398

9.6.2超声成像的物理基础399

9.6.3超声成像的原理402

9.6.4医学超声成像设备404

9.6.5超声成像的新进展408

9.7光学生物成像方法及进展414

9.7.1激光扫描共聚焦显微术414

9.7.2非线性显微成像422

9.7.3时间分辨荧光寿命成像426

9.7.4荧光共振能量转移429

9.7.5光学相干层析成像432

9.7.6扩散光学层析成像435

9.7.7光声层析成像437

9.7.8全内反射荧光显微术442

9.8展望446

参考文献447

索引452

《半导体科学与技术丛书》已出版书目453