关键词 | 纳米孔道 电化学 分析 单分子 单细胞
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在当今科技飞速发展的时代，科学研究不断向微观领域深入，纳米技术成为了众多科研领域的焦点。
纳米孔道电化学作为一种新兴的电化学分析方法，正逐渐展现出其在单分子分析、生物大分子测序、高通量临床标志物监测等领域的巨大潜力。
如今，纳米孔道电化学单分子分析技术得到了快速发展，已应用于包括核酸、多肽、蛋白质、糖等多种生物分子的无标记、高通量、实时单分子分析。纳米孔道电化学作为一种新兴起的电化学分析方法，以“孔道”作为电荷传输限域空间，将电化学传感分析从宏观界面推进到纳米限域界面，从分子整体行为测量推进到单个分子、单个颗粒、单个细胞等单个体水平差异性测量，在DNA测序、蛋白质构象解析和测序、多糖序列识别、化学反应中间体识别、单分子反应路径监测，以及分子、离子和电荷的限域仿生传输研究等方面具有独特的优势。
纳米孔道电化学的研究属于前沿交叉方向，可推动生物大分子测序、高通量临床标志物监测及生化反应等研究，或成为化学、生物、医学等领域的新热点。《纳米孔道电化学分析》一书是国内首部系统介绍纳米孔道电化学分析技术的著作，由龙亿涛教授等编著，汇集了作者团队多年的研究成果和教学经验，全面呈现了纳米孔道电化学分析的“前世今生”，并展望了该领域的学术前沿和发展趋势。本书由国家科学技术学术著作出版基金资助出版。• 系统介绍纳米孔道电化学技术的原理、发展及应用；
• 针对生物纳米孔道、固态纳米孔道、玻璃纳米孔道，介绍其原理、特点和实验技术的要点与细节；
• 详细列出了目前纳米孔道电化学测量仪器的组成及性能指标等，讲解了纳米孔道电化学信号分析处理方法；
• 总结分析方法与技术在单个体测量的新进展，并列举了丰富的应用实例。
本书兼具前沿性、实用性和综合性，可供分析化学、电化学、单分子科学、传感等领域的研究人员及高等院校相关专业学生参考使用，也可用作高等院校分析化学、仪器分析等相关专业的教学参考书。
「深度总结技术进展与应用」
龙亿涛 等 编著
责编：傅聪智、李晓红
书号:978-7-122-44849-1
定价：150.00元
第1章 纳米孔道电化学基础与应用 001
1.1 纳米孔道电化学分析 002 纳米孔道电化学分析 002
1.2 纳米孔道的分类 002
1.3 纳米孔道电化学技术原理 003
1.4 纳米孔道电化学分析的应用 006
1.4.1 纳米孔道单分子测序 007
1.4.2 纳米孔道单分子分析 008
1.4.3 纳米孔道限域可控单分子化学 010
1.4.4 纳米孔道单个体电化学 011
参考文献 012
第2章 生物纳米孔道检测系统 017
2.1 磷脂双分子层 018
2.1.1 磷脂双分子层的构建 020
2.1.2 磷脂双分子层膜的表征 023
2.2 蛋白质生物纳米孔道及其组装 024
2.2.1 蛋白质生物纳米孔道 024
2.2.2 蛋白质生物纳米孔道的组装 026
2.3 纳米孔道电化学实验 030
2.3.1 电极的制备 030
2.3.2 检测池的装配 031
2.3.3 实验操作步骤 032
2.3.4 孔道内的基础电化学机制 039
2.3.5 生物纳米孔道单分子实验注意事项 042
2.4 生物纳米孔道的可控构建 045
2.4.1 孔道内天然氨基酸的定点突变 045
2.4.2 孔道内非天然氨基酸的引入 047
2.4.3 孔道内的化学修饰 050
2.4.4 其他孔道 052
参考文献 054
第3章 固体纳米孔道检测系统 057
3.1 固体纳米孔道 058
3.2 固体纳米孔道体系的构建 058
3.2.1 电化学可控刻蚀的固体纳米孔道制备平台的搭建 061
3.2.2 固体纳米孔道制备平台软件控制系统的开发 063
3.3 固体纳米孔道体系的表征 067
3.3.1 I-V曲线对纳米孔道孔径的表征 067
3.3.2 TEM对纳米孔道孔径的表征 067
3.4 固体纳米孔道体系的修饰 068
3.5 固体纳米孔道实验 069
3.5.1 检测池的装配 069
3.5.2 固体纳米孔道检测实例 070
参考文献 079
第4章 玻璃纳米孔道单个体测量 081
4.1 玻璃纳米孔道 082
4.2 玻璃纳米孔道的构建方法 083
4.3 玻璃纳米孔道的表征 087
4.4 功能化玻璃纳米孔道及无线纳米孔电极的构建 089
4.4.1 玻璃纳米孔道的功能化 089
4.4.2 新型无线纳米孔电极的制备及表征 091
4.5 玻璃纳米孔道实验 097
4.5.1 实验材料 097
4.5.2 无线纳米孔电极的制备 098
4.5.3 离子的高灵敏度检测 099
4.5.4 淀粉样蛋白分子聚集过程分析 101
4.5.5 活细胞的氧化还原代谢检测 103
4.5.6 单个纳米颗粒检测 106
参考文献 108
第5章 纳米孔道微电流电化学测量仪器 111
5.1 仪器组成 113
5.1.1 微电流放大器 113
5.1.2 模数/数模转换 117
5.1.3 微控制器及软件 119
5.2 仪器性能指标 120
5.2.1 系统带宽 120
5.2.2 噪声及降噪措施 121
5.2.3 仪器校准 133
5.3 纳米孔道检测仪器的发展 135
5.3.1 常见的商品化仪器 135
5.3.2 自主研发的单分子测量仪器 137
参考文献 138
第6章 纳米孔道电化学信号分析与处理 140
6.1 信号预处理 141
6.2 数据处理获取信号的原理和方法 143
6.2.1 阈值法 143
6.2.2 等效电路还原法 146
6.2.3 积分电流面积还原法 148
6.2.4 基于极值跃迁法的信号处理 154
6.3 纳米孔道信号频域分析方法 159
6.4 其他纳米孔道信号分析方法 161
6.4.1 基于形状的信号识别与数据分类 161
6.4.2 基于HMM的机器学习算法识别信号 162
6.4.3 DNA数据存储 164
6.5 纳米孔道数据处理基础操作 165
6.5.1 MOSAIC 165
6.5.2 Nanopore Analysis 167
6.5.3 PyNanoLab 167
参考文献 172
第7章 纳米孔道电化学限域可控单个体分析 175
7.1 生物纳米孔道应用 176
7.1.1 生物纳米孔道检测原理 176
7.1.2 基于单分子界面的动态分析 176
7.1.3 单分子反应 183
7.1.4 基于相互作用的单分子界面传感性能的精准调控 188
7.2 固态纳米孔道应用 192
7.2.1 固态纳米孔道的表面修饰 193
7.2.2 固态纳米孔道单分子检测 196
7.2.3 固态纳米孔道DNA测序 197
7.2.4 固态纳米孔道检测单分子构象变化 198
7.2.5 基于二维材料的固态纳米孔道传感应用 201
7.2.6 光电同步检测 202
7.3 玻璃纳米孔道应用 205
7.3.1 玻璃纳米孔道的电化学分析原理 205
7.3.2 基于整流现象的单分子分析方法 207
7.3.3 玻璃纳米孔道单分子及单颗粒分析 209
7.3.4 基于玻璃纳米孔道的单细胞分析 216
7.3.5 新型玻璃纳米孔道电极的应用 219
参考文献 222
第8章 总结与展望 232
参考文献 246
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