隨著科技的發(fā)展,生物功能化界面的構(gòu)筑與應(yīng)用已經(jīng)成為當今的研究熱點!渡锕δ芑缑妗坊谧髡咴谏锕δ芑缑骖I(lǐng)域多年的研究基礎(chǔ),對國內(nèi)外生物功能界面領(lǐng)域的近期研究成果進行了系統(tǒng)的總結(jié)!渡锕δ芑缑妗饭卜4章,包括仿生膜界面、蛋白質(zhì)修飾界面、DNA分子修飾界面和生物功能化納米粒子界面等方面的內(nèi)容。在《生物功能化界面》的各個章節(jié)中,對生物功能化界面的修飾方法以及它們在生物檢測、細胞功能等研究領(lǐng)域的應(yīng)用進行了詳細的描述。
《生物功能化界面》可供科研院所、高等學(xué)校從事生物界面研究的教師、研究生等閱讀和參考。
界面通常是指相與相之間的交界面,界面的修飾及功能化是物理化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。本書內(nèi)容是作者多年的研究成果和對近期中外文獻的總結(jié)。本書前3章按照界面修飾生物分子的不同,分別介紹了仿生膜界面、蛋白質(zhì)修飾界面和DNA分子修飾界面。前3章主要集中在大尺度界面,即尺寸在微米以上的界面。由于近期納米生物界面的研究也日趨活躍,并且具有異于大尺度界面的性能,因此第4章著重歸納總結(jié)了生物功能化納米粒子界面的研究進展。
生物膜作為細胞的骨架具有能量傳遞、物質(zhì)傳遞、信息識別與傳遞等重要功能,這些功能在細胞的生存、生長、繁殖和分化過程中都起著十分重要的作用。然而由于生物膜本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,人們便采用生物膜的組分為構(gòu)建基元,人工構(gòu)筑各種生物膜系統(tǒng),以此研究生物膜的生物物理性質(zhì)及其功能。人工制備的生物膜體系也可稱之為仿生膜,本書第1章著重介紹了仿生膜種類、磷脂組裝體、磷脂雙層膜陣列的制備及應(yīng)用。人工制備的平板雙層膜可以用于多種生理過程的研究,如離子通道的形成、膜蛋白的功能等。磷脂囊泡可作為藥物載體用于靶向給藥研究。磷脂雙層膜陣列在高通量藥物篩選、生物傳感器等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。蛋白質(zhì)作為組成一切細胞、組織的重要成分,是生命活動的主要承擔(dān)者。蛋白質(zhì)修飾界面為科學(xué)家研發(fā)新的傳感器或者其他裝置提供了機會。本書第2章介紹了蛋白質(zhì)修飾界面的方法,包括膜固定法、吸附法、共價鍵合法、包埋法等,以及這些經(jīng)蛋白質(zhì)修飾后具有功能性的界面在生物傳感器和組織工程材料中的應(yīng)用進展。DNA作為組成基因的基本單元,具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)使其對化學(xué)和生物小分子具有特異性的選擇識別性能,可作為傳感器的生物識別分子,實現(xiàn)對特定化學(xué)和生物小分子的選擇性檢測。本書第3章介紹了DNA分子修飾界面的構(gòu)筑方法,包括吸附法、共價鍵合法、自組裝法、親和法及聚合法等,并介紹了DNA生物傳感器在病源基因的檢測、藥物分析、DNA損傷研究及環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用。納米粒子由于尺寸在納米尺度,具有很多特殊的效應(yīng),利用生物分子將納米粒子表面功能化,可使其具有生物靶向識別、化學(xué)及生物傳感、藥物靶向傳輸?shù)忍厥獾墓δ堋1緯?章主要介紹了納米粒子表面的生物功能化的方法及其應(yīng)用,所涉及的納米材料包括貴金屬納米粒子及其團簇、半導(dǎo)體量子點、磁性納米粒子、二氧化硅、二氧化鈦、碳的同素異形體等。
作者所指導(dǎo)的博士生為本書的文獻調(diào)研及撰寫做了大量工作,這里對王雪靖、張迎、張智嘉、馬生華等學(xué)生的辛勤工作表示感謝。
由于作者水平有限,書中難免存在疏漏或不妥之處,敬請讀者批評指正。
第1章 仿生膜界面
1.1 生物膜簡介
1.1.1 生物膜的組成
1.1.2 生物膜的結(jié)構(gòu)
1.1.3 生物膜的性質(zhì)
1.1.4 生物膜的功能
1.2 仿生膜種類
1.2.1 磷脂單層膜
1.2.2 平板雙層膜
1.2.3 液滴界面雙層膜
1.3 磷脂組裝體
1.3.1 磷脂囊泡
1.3.2 磷脂管
1.4 磷脂雙層膜陣列的制備
1.4.1 機械劃痕法
1.4.2 基底預(yù)圖案化法制備磷脂膜陣列
1.4.3 直接紫外照射法圖案化磷脂雙層膜
1.4.4 直接壓印或沖壓法制備磷脂雙層膜陣列
1.4.5 微流控技術(shù)制備磷脂雙層膜陣列
1.4.6 蘸水筆納米加工法制備磷脂雙層膜陣列
1.4.7 利用自動檢測體系制備磷脂雙層膜陣列
1.4.8 聚合物剝離技術(shù)制備磷脂雙層膜陣列
1.4.9 納米孔陣列上制備磷脂雙層膜
1.5 磷脂雙層膜陣列的應(yīng)用
1.5.1 細胞的黏附和活性研究
1.5.2 磷脂雙層膜陣列在高通量研究中的應(yīng)用
1.5.3 磷脂雙層膜陣列在二維膜電泳中的應(yīng)用
1.5.4 支撐磷脂雙層膜在能量轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用
1.6 本章小結(jié)
參考文獻
第2章 蛋白質(zhì)修飾界面
2.1 蛋白質(zhì)修飾界面的方法
2.1.1 膜固定法
2.1.2 吸附法
2.1.3 共價鍵合法
2.1.4 包埋法
2.2 生物傳感器
2.2.1 電化學(xué)生物傳感器
2.2.2 光學(xué)生物傳感器
2.2.3 壓電生物傳感器
2.2.4 量熱式生物傳感器
2.3 組織工程材料
2.3.1 心臟支架
2.3.2 骨支架
2.3.3 其他工程材料
2.4 本章小結(jié)
參考文獻
第3章 DNA分子修飾界面
3.1 DNA分子界面的構(gòu)筑方法
3.2 DNA分子修飾界面在生物傳感器方面的應(yīng)用
3.2.1 病源基因的檢測
3.2.2 藥物分析
3.2.3 DNA損傷研究
3.2.4 環(huán)境監(jiān)測
3.2.5 其他
3.3 肽核酸PNA
3.4 本章小結(jié)
參考文獻
第4章 生物功能化納米粒子界面
4.1 生物功能化納米粒子界面的修飾方式
4.2 納米粒子表面的生物功能化及其應(yīng)用
4.2.1 貴金屬納米粒子
4.2.2 貴金屬納米團簇
4.2.3 半導(dǎo)體量子點
4.2.4 磁性納米粒子
4.2.5 二氧化硅
4.2.6 二氧化鈦
4.2.7 碳的同素異形體
4.3 本章小結(jié)
參考文獻
名詞索引