本書分別從材料尺度和作用對象兩個(gè)方面闡述對光學(xué)探針進(jìn)行分類敘述，全書分為基礎(chǔ)篇和應(yīng)用篇�；A(chǔ)篇全面梳理探針傳感的原理，探針的作用機(jī)制，進(jìn)而指導(dǎo)探針分子的設(shè)計(jì)；同時(shí)總結(jié)目前已有的幾乎所有類型的探針體系。應(yīng)用篇根據(jù)作用對象的結(jié)構(gòu)是離子、小分子還是大分子，總結(jié)目前比較好的傳感體系和探針；同時(shí)，對于特殊的服務(wù)對象，如環(huán)境（包括酸堿性、溫度、壓力、黏度、溶解性等）以及細(xì)胞器等的響應(yīng)體系。主要內(nèi)容包括：光學(xué)探針的基本概念與發(fā)展?fàn)顩r；光學(xué)探針的激發(fā)模式、響應(yīng)模式和設(shè)計(jì)方法；小分子、大分子和納米光學(xué)探針；檢測離子、小分子、大分子的光學(xué)探針；環(huán)境敏感和亞細(xì)胞器光學(xué)探針及其分析應(yīng)用。
本書內(nèi)容豐富、資料新穎、可讀性強(qiáng)，充分反映了光學(xué)探針基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用研究的新進(jìn)展和新成果，可作為高等院校相關(guān)專業(yè)教師、研究生、高年級本科生的教學(xué)輔導(dǎo)書或參考書，也可供化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、材料等領(lǐng)域的有關(guān)科研人員參考。
馬會民：中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員，博士生導(dǎo)師；中科院活體分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、學(xué)術(shù)委員會副主任；2005年度國家杰出青年基金獲得者；中國科學(xué)院大學(xué)教授。主要從事生物分子的光學(xué)探針與傳感分析、生物光譜學(xué)與選擇性探測研究。
1961年7月生于河北省沙河市。1979-1983年，山東大學(xué)化學(xué)系；1983-1987年，中國科學(xué)院半導(dǎo)體所碩士研究生（導(dǎo)師崔仙航研究員）并工作；1987-1990年，中國科學(xué)院化學(xué)所博士研究生（導(dǎo)師梁樹權(quán)院士）；1990-1992年，武漢大學(xué)化學(xué)系博士后（與曾云鶚教授）；1992年-至今，中國科學(xué)院化學(xué)所工作，期間于1996-1997年作為德國洪堡學(xué)者在Bremen大學(xué)從事研究工作（與Wolfram Thiemann教授）。2006年獲中國分析測試協(xié)會科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，2010年獲北京市科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)，并獲2012年度政府特殊津貼。在Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Acc. Chem. Res.、Anal. Chem. 等刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，并應(yīng)邀(曾)擔(dān)任第九屆國際熒光光譜學(xué)、成像與探針應(yīng)用學(xué)術(shù)會議的組委會委員（2005, 葡萄牙）; 第二屆亞洲化學(xué)傳感器與成像探針學(xué)術(shù)會議主席（2017，北京）；美國化學(xué)會會員、中國化學(xué)會永久會員、中國化學(xué)會有機(jī)分析專業(yè)委員會委員；北京化工大學(xué)兼職教授；《科學(xué)通報(bào)》、《分析化學(xué)》、《分析科學(xué)學(xué)報(bào)》、《Analytical Biochemistry》、《Current Chemical Biology》等刊物的編委，《Spectrochimica Acta Part A：Molecular and Biomelucular Spectroscopy》刊物的編輯（Editor）。
基礎(chǔ)篇
第1 章 緒論 002
1.1 光學(xué)探針與傳感分析的發(fā)展歷程 003
1.2 光學(xué)傳感分析原理 006
1.3 光學(xué)探針的結(jié)構(gòu)特征與設(shè)計(jì)策略 011
1.4 光學(xué)探針的分類 014
參考文獻(xiàn) 019
第2 章 光學(xué)探針的激發(fā)模式 022
2.1 單光子激發(fā) 022
2.1.1 單光子激發(fā)熒光產(chǎn)生原理 022
2.1.2 單光子激發(fā)光源 024
2.1.3 單光子激發(fā)熒光成像應(yīng)用簡介 025
2.1.4 展望 027
2.2 雙光子激發(fā) 028
2.2.1 雙光子激發(fā)熒光產(chǎn)生原理 028
2.2.2 雙光子激發(fā)光源 030
2.2.3 雙光子熒光成像應(yīng)用簡介 030
2.2.4 展望 033
2.3 上轉(zhuǎn)換發(fā)光 033
2.3.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光簡介 033
2.3.2 上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理 034
2.3.3 上轉(zhuǎn)換發(fā)光激發(fā)光源 036
2.3.4 上轉(zhuǎn)換發(fā)光的生物分析應(yīng)用簡介 037
2.3.5 展望 038
2.4 化學(xué)發(fā)光（化學(xué)能激發(fā)） 039
2.4.1 化學(xué)發(fā)光的發(fā)展歷程 039
2.4.2 化學(xué)發(fā)光的基本原理及特點(diǎn) 039
2.4.3 化學(xué)發(fā)光分析的儀器 040
2.4.4 化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用及展望 041
2.5 電致化學(xué)發(fā)光 043
2.5.1 電致化學(xué)發(fā)光的特點(diǎn) 043
2.5.2 電致化學(xué)發(fā)光的發(fā)光機(jī)理 044
2.5.3 電致化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用 045
2.6 生物發(fā)光 047
2.6.1 生物發(fā)光的發(fā)展歷程 047
2.6.2 生物發(fā)光的基本原理及特點(diǎn) 047
2.6.3 生物發(fā)光分析的儀器 048
2.6.4 生物發(fā)光的應(yīng)用及展望 048
2.7 熒光各向異性（偏振光激發(fā)） 050
2.7.1 熒光偏振的發(fā)展歷程 050
2.7.2 熒光偏振基本原理及優(yōu)缺點(diǎn) 051
2.7.3 熒光偏振分析儀器 052
2.7.4 熒光偏振分析應(yīng)用及展望 052
2.8 超分辨熒光顯微成像 053
2.8.1 超分辨熒光顯微成像技術(shù)發(fā)展歷程 053
2.8.2 超分辨熒光顯微成像技術(shù)基本原理 054
2.8.3 超分辨熒光顯微成像儀 054
2.8.4 超分辨熒光顯微成像技術(shù)應(yīng)用及展望 055
參考文獻(xiàn) 056
第3 章 光學(xué)探針的響應(yīng)模式 063
3.1 光信號強(qiáng)度改變 063
3.1.1 猝滅型光學(xué)探針 063
3.1.2 打開型光學(xué)探針 066
3.2 波長與強(qiáng)度改變 068
3.2.1 比率型熒光探針 068
3.2.2 熒光共振能量轉(zhuǎn)移型探針 072
3.3 熒光壽命的改變 077
3.3.1 時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)法 080
3.3.2 相移法 080
3.4 熒光各向異性的改變 083
3.4.1 熒光各向異性的物理基礎(chǔ) 083
3.4.2 熒光各向異性分析的特點(diǎn)與應(yīng)用 083
參考文獻(xiàn) 084
第4 章 光學(xué)探針的設(shè)計(jì)方法 087
4.1 質(zhì)子-脫質(zhì)子反應(yīng) 087
4.2 配位反應(yīng) 091
4.3 氧化還原反應(yīng) 094
4.4 共價(jià)鍵的形成與切斷 099
4.5 聚集與沉淀反應(yīng) 102
4.6 超分子的主客體識別作用 103
4.6.1 環(huán)糊精 104
4.6.2 杯芳烴 106
4.6.3 葫蘆脲 107
4.7 共軛結(jié)構(gòu)可變 108
參考文獻(xiàn) 114
第5 章 小分子光學(xué)探針 121
5.1 偶氮類 121
5.2 多環(huán)芳烴類 124
5.3 三苯甲烷類 129
5.4 氧雜蒽類 133
5.5 香豆素類 137
5.6 卟啉類 140
5.7 BODIPY 類 144
5.8 萘酰亞胺類 146
5.9 聯(lián)吡啶及鄰菲啰啉類 149
5.10 花菁類 152
5.11 螺吡喃類 156
5.12 方酸菁類 158
參考文獻(xiàn) 161
第6 章 大分子光學(xué)探針 173
6.1 熒光高分子探針 174
6.1.1 熒光高分子聚合物 174
6.1.2 熒光共軛聚合物 178
6.2 核酸類探針 184
6.2.1 核酸雜交探針 185
6.2.2 核酸適配體探針 189
6.3 蛋白質(zhì)光學(xué)探針 196
6.3.1 基于基因編碼熒光蛋白的光學(xué)探針 197
6.3.2 基于酶的光學(xué)探針 205
6.3.3 基于特異性識別的蛋白光學(xué)探針 209
6.4 結(jié)語 214
參考文獻(xiàn) 214
第7 章 納米光學(xué)探針 219
7.1 量子點(diǎn)類光學(xué)探針 219
7.1.1 量子點(diǎn)的基本特征 219
7.1.2 量子點(diǎn)的分類 220
7.1.3 量子點(diǎn)的基本性質(zhì) 221
7.1.4 量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì) 223
7.1.5 量子點(diǎn)的合成 227
7.1.6 量子點(diǎn)的表面修飾 229
7.1.7 量子點(diǎn)光學(xué)探針的應(yīng)用 233
7.2 基于碳納米材料的光學(xué)探針 237
7.2.1 基于碳納米發(fā)光材料的分類 237
7.2.2 基于碳納米發(fā)光材料的合成策略 240
7.2.3 基于碳納米發(fā)光材料的性質(zhì) 242
7.2.4 基于碳納米發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理 243
7.2.5 基于碳納米發(fā)光材料的應(yīng)用 244
7.3 基于金屬納米材料的光學(xué)探針 246
7.3.1 基于金屬納米發(fā)光材料的分類 246
7.3.2 基于金屬納米發(fā)光材料的合成策略 248
7.3.3 基于金屬納米發(fā)光材料的性質(zhì) 249
7.3.4 基于金屬納米發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理 252
7.3.5 基于金屬納米發(fā)光材料的應(yīng)用 253
7.4 基于二氧化硅納米材料光學(xué)探針 255
7.4.1 二氧化硅納米材料的制備方法 255
7.4.2 基于二氧化硅納米材料光學(xué)探針中熒光團(tuán)的種類 258
7.4.3 基于二氧化硅納米材料光學(xué)探針的應(yīng)用 258
7.5 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料 260
7.5.1 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的發(fā)光機(jī)理 261
7.5.2 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的發(fā)光性能 262
7.5.3 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的合成策略 264
7.5.4 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的應(yīng)用 265
參考文獻(xiàn) 268
應(yīng)用篇
第8 章 離子的檢測 284
8.1 金屬離子 285
8.1.1 基于絡(luò)合反應(yīng)的金屬離子光學(xué)探針 285
8.1.2 基于化學(xué)鍵切斷反應(yīng)的金屬離子光學(xué)探針 303
8.1.3 基于化學(xué)鍵形成反應(yīng)的金屬離子光學(xué)探針 310
8.2 陰離子探針 312
8.2.1 基于絡(luò)合反應(yīng)的陰離子光學(xué)探針 312
8.2.2 基于化學(xué)鍵切斷反應(yīng)的陰離子光學(xué)探針 318
8.2.3 基于化學(xué)鍵形成反應(yīng)的陰離子光學(xué)探針 319
參考文獻(xiàn) 321
第9 章 小分子的檢測 333
9.1 氨/胺類物質(zhì)檢測 333
9.1.1 氨/胺 334
9.1.2 肼 337
9.2 酚類物質(zhì)檢測 340
9.2.1 2,4,6-三硝基苯酚 340
9.2.2 苯硫酚 344
9.3 硫醇類物質(zhì)檢測 348
9.4 氨基酸檢測 362
9.5 活性氧物種檢測 367
9.5.1 過氧化氫探針 367
9.5.2 次氯酸根探針 369
9.5.3 過氧亞硝基探針 372
9.5.4 超氧陰離子探針 375
9.5.5 羥基自由基探針 378
9.5.6 一氧化氮探針 380
9.5.7 其它活性氧物種探針 382
9.6 其它物質(zhì)檢測 383
參考文獻(xiàn) 384
第10 章 大分子的檢測 393
10.1 蛋白酶 393
10.1.1 氨（基）肽酶熒光探針 395
10.1.2 半胱天冬酶 412
10.1.3 基質(zhì)金屬蛋白酶 414
10.1.4 其它蛋白酶 415
10.2 核酸 421
10.2.1 陽離子染料 423
10.2.2 有機(jī)堿染料 425
10.2.3 金屬配合物 427
10.2.4 核酸熒光探針 428
10.2.5 其它類型核酸探針 430
10.3 其它生物大分子 431
參考文獻(xiàn) 433
第11 章 環(huán)境敏感的光學(xué)探針及其分析應(yīng)用 448
11.1 極性敏感的光學(xué)探針 448
11.2 黏度敏感的光學(xué)探針 452
11.3 溫度敏感的光學(xué)探針 457
11.4 壓力敏感的光學(xué)探針 465
11.5 酸度敏感的光學(xué)探針 467
參考文獻(xiàn) 472
第12 章 細(xì)胞器光學(xué)探針及其分析應(yīng)用 480
12.1 細(xì)胞器靶向光學(xué)探針設(shè)計(jì)策略 481
12.2 溶酶體光學(xué)探針 483
12.2.1 溶酶體概述 483
12.2.2 溶酶體靶向探針設(shè)計(jì)方法 483
12.2.3 溶酶體靶向探針應(yīng)用舉例 484
12.2.4 溶酶體靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 486
12.3 線粒體光學(xué)探針 486
12.3.1 線粒體概述 486
12.3.2 線粒體靶向探針設(shè)計(jì)方法 487
12.3.3 線粒體靶向探針應(yīng)用舉例 489
12.3.4 線粒體靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 491
12.4 細(xì)胞核光學(xué)探針 491
12.4.1 細(xì)胞核概述 491
12.4.2 細(xì)胞核靶向探針設(shè)計(jì)方法 492
12.4.3 細(xì)胞核靶向探針應(yīng)用舉例 493
12.4.4 細(xì)胞核靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 494
12.5 細(xì)胞膜光學(xué)探針 495
12.5.1 細(xì)胞膜概述 495
12.5.2 細(xì)胞膜靶向探針設(shè)計(jì) 495
12.5.3 細(xì)胞膜靶向探針應(yīng)用舉例 495
12.5.4 細(xì)胞膜靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 498
12.6 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體光學(xué)探針 498
12.6.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體概述 498
12.6.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體靶向探針設(shè)計(jì) 499
12.6.3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體靶向探針應(yīng)用舉例 502
12.6.4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 505
12.7 總結(jié)與展望 506
參考文獻(xiàn) 507
索引 513
書單推薦
