DNA納米技術(shù)

內(nèi)容概要

樊春海和劉冬生主編的《DNA納米技術(shù)》的主旨是介紹DNA納米技術(shù)這個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域。DNA納米技術(shù)是納米生物學(xué)的重要組成部分，其特點(diǎn)在于融合了DNA（基因）技術(shù)與納米技術(shù)這兩個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，并產(chǎn)生了眾多激動(dòng)人心的研究成果。DNA分子除了具有基因的遺傳特性外，同時(shí)也是一個(gè)結(jié)構(gòu)精巧的一維納米線。將DNA與納米材料組合起來，甚至將DNA本身作為一種納米材料，可以為生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域帶來前所未有的推動(dòng)作用。本書著重介紹DNA納米技術(shù)中最為引人注目的幾個(gè)主要方向，即DNA分子的生物傳感器、DNA分子操縱和分子機(jī)器，以及DNA分子計(jì)算機(jī)。
《DNA納米技術(shù)》分為兩大部分，“DNA納米技術(shù)基礎(chǔ)”部分主要對本領(lǐng)域的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行科普性的介紹，適合本科生閱讀；“DNA納米技術(shù)進(jìn)階”部分則邀請國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的知名學(xué)者共同撰寫，希望為有志于從事納米生物學(xué)研究的研究生和科研人員提供幫助和指引，同時(shí)也可供相關(guān)領(lǐng)域的研究者閱讀參考。

作者簡介

樊春海
1974年3月生。南京大學(xué)生物化學(xué)學(xué)士和博士，現(xiàn)為中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師和物理生物學(xué)研究室主任。
1970年12月生。于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位（1993），在中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲得碩士學(xué)位（1999），在香港理工大學(xué)獲得博士學(xué)位（2002）。之后在英國劍橋大學(xué)從事博士后研究?，F(xiàn)任清華大學(xué)化學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師。曾入選中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”，獲得國家杰出青年科學(xué)基金資助。榮獲中國化學(xué)會(huì)青年化學(xué)獎(jiǎng)。主要從事核酸分子機(jī)器的設(shè)計(jì)、應(yīng)用及其運(yùn)動(dòng)機(jī)制研究。近年來在國際知名期刊發(fā)表了一系列文章。

書籍目錄

《納米科學(xué)與技術(shù)》叢書序
序
前言
第一篇  DNA納米技術(shù)基礎(chǔ)
  第1章  以納米的視角看DNA——DNA納米技術(shù)中的基本概念
    1.1  納米技術(shù)引論
      1.1.1  納米科技發(fā)展簡史
      1.1.2  納米領(lǐng)域的“眼睛”和“手”
      1.1.3  納米領(lǐng)域的“磚瓦”
    1.2  DNA分子的化學(xué)與生物學(xué)
      1.2.1  DNA的微觀結(jié)構(gòu)
      1.2.2  DNA的分子操作
  第2章  用納米的思維操縱DNA—DNA納米技術(shù)中的新思路
    2.1  DNA分子的成像和納米操縱
      2.1.1  單個(gè)DNA分子及其復(fù)合物的成像
      2.1.2  單分子納米操縱
    2.2  DNA分子自組裝與DNA納米結(jié)構(gòu)
      2.2.1  基于DNA自組裝的納米結(jié)構(gòu)
      2.2.2  DNA納米排布
      2.2.3  DNA納米機(jī)器人
      2.2.4  DNA構(gòu)造納米圖形展望
  第3  章  以納米的方式用DNA——DNA納米技術(shù)中的新應(yīng)用
    3.1  可以感知的DNA納米技術(shù)——DNA生物傳感器與基因芯片
      3.1.1  DNA生物傳感器
      3.1.2  DNA芯片
      3.1.3  微流控芯片
    3.2  可以計(jì)算的DNA納米技術(shù)——DNA分子邏輯門與計(jì)算機(jī)
      3.2.1  基于DNA分子的邏輯門設(shè)計(jì)
      3.2.2  基于DNA分子的計(jì)算
    3.3  可以運(yùn)動(dòng)的DNA納米技術(shù)——DNA分子機(jī)器
      3.3.1  鏈交換反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的DNA馬達(dá)
      3.3.2  環(huán)境因素驅(qū)動(dòng)的DNA馬達(dá)
      3.3.3  兩類驅(qū)動(dòng)方式的評價(jià)
第二篇  DNA納米技術(shù)進(jìn)階
  第4章  功能DNA結(jié)構(gòu)和生物傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
    4.1  核酸適配體生物傳感器
      4.1.1  核酸適配體組合篩選技術(shù)
      4.1.2  模型核酸適配體
      4.1.3  核酸適配體光學(xué)傳感器
      4.1.4  核酸適配體電化學(xué)傳感器
      4.1.5  核酸適配體比色傳感器
      4.1.6  其他類型核酸適配體傳感器
      4.1.7  核酸適配體生物傳感器應(yīng)用
      4.1.8  結(jié)論與展望
    4.2  基于水溶性共軛聚合物的核酸分子檢測
      4.2.1  水溶性共軛聚合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
      4.2.2  水溶性共軛聚合物的光學(xué)特性和傳感機(jī)制
      4.2.3  基于共軛聚合物的核酸生物傳感器
      4.2.4  結(jié)論與展望
    4.3  基于DNA分子構(gòu)型變化設(shè)計(jì)的電化學(xué)基因傳感器
      4.3.1  電化學(xué)DNA生物傳感器的歷史
      4.3.2  E-DNA傳感器的構(gòu)建
      4.3.3  E-DNA傳感器的機(jī)理與優(yōu)化
      4.3.4  信號增益模式
      4.3.5  相關(guān)研究進(jìn)展
      4.3.6  展望
    4.4  基于細(xì)胞篩選的核酸適配體技術(shù)在癌癥診斷和治療中的應(yīng)用
      4.4.1  以活細(xì)胞為靶標(biāo)的核酸適配體篩選技術(shù)
      44.2  核酸適配體用于癌細(xì)胞的檢測
      4.4.3  基于核酸適配體的癌癥標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)
      4.4.4  核酸適配體用于癌癥的靶向治療
      4.4.5  結(jié)論及展望
    4.5  核酸適配體與核酶生物傳感器
      4.5.1  核酸適配體
      4.5.2  核酶
      4.5.3  基于功能DNA的生物傳感器
  第5章  基于DNA分子的自組裝納米結(jié)構(gòu)與應(yīng)用
    5.1  基于功能核酸的納米材料定向組裝及生物分析
      5.1.1  功能核酸一納米金顆粒分子組裝在生物分析中的應(yīng)用
      5.1.2  磁性納米顆粒的定向組裝在生物分析中的應(yīng)用
      5.1.3  量子點(diǎn)的定向組裝在生物檢測中的應(yīng)用
      5.1.4  碳納米材料的定向組裝在生物分析中的應(yīng)用
      5.1.5  研究展望
    5.2  DNA自組裝納米結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用
      5.2.1  tile自組裝——聚沙成塔
      5.2.2  DNA折紙術(shù)——點(diǎn)石成金
      5.2.3  DNA納米排布——錦上添花
      5.2.4  DNA指導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)
    5.3  結(jié)構(gòu)DNA納米技術(shù)研究進(jìn)展
      5.3.1  二維DNA結(jié)構(gòu)
      5.3.2  三維DNA結(jié)構(gòu)
      5.3.3  DNA自組裝引導(dǎo)的納米粒子二維結(jié)構(gòu)
      5.3.4  DNA自組裝引導(dǎo)的納米粒子三維結(jié)構(gòu)
      5.3.5  DNA自組裝與微加工技術(shù)
      5.3.6  挑戰(zhàn)與展望
    5.4  DNA納米自組裝化學(xué)
      5.4.1  用于組裝DNA納米結(jié)構(gòu)的各種模塊
      5.4.2  一維DNA納米結(jié)構(gòu)
      5.4.3  二維DNA納米結(jié)構(gòu)
      5.4.4  三維DNA納米結(jié)構(gòu)
      5.4.5  DNA折紙術(shù)
      5.4.6  DNA輔助下的納米組裝與制造
      5.4.7  結(jié)論和展望
  第6章  納米尺度的DNA分子操縱與應(yīng)用
    6.1  DNA“分子手術(shù)”
      6.1.1  DNA“分子手術(shù)”的基本工具及前期技術(shù)背景
      6.1.2  DNA“分子手術(shù)臺(tái)”和“手術(shù)刀”
      6.1.3  DNA“分子手術(shù)”的若干基本操作
      6.1.4  DNA“分子手術(shù)”的后處理技術(shù)
      6.1.5  DNA“分子手術(shù)”當(dāng)前面臨的主要問題
      6.1.6  展望
    6.2  DNA單分子力學(xué)
      6.2.1  單分子力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)
      6.2.2  DNA的單分子力學(xué)
      6.2.3  小結(jié)
    6.3  生物納米通道在DNA分子檢測方面的研究及應(yīng)用
      6.3.1  納米孔道檢測的背景
      6.3.2  生物納米孔道檢測的工作原理
      6.3.3  基于生物納米孑L道的檢測方法和器件
      6.3.4  生物納米孔道應(yīng)用于DNA測序的研究進(jìn)展
      6.3.5  生物納米孔道應(yīng)用于DNA分子的形態(tài)研究
      6.3.6  DNA分子與生物納米通道作用的理論研究
      6.3.7  展望
  第7章  DNA邏輯門和計(jì)算機(jī)的構(gòu)建與應(yīng)用
    7.1  DNA分子邏輯門
      7.1.1  DNA邏輯門
      7.1.2  DNA計(jì)算
      7.1.3  生物檢測
      7.1.4  疾病治療
      7.1.5  展望
    7.2  會(huì)玩游戲的DNA計(jì)算機(jī)
      7.2.1  溶液中的醫(yī)生
      7.2.2  分子邏輯門
      7.2.3  可以玩三子棋的DNA
      7.2.4  MAYA-Ⅱ
      7.2.5  DNA計(jì)算機(jī)的未來
  第8章  DNA分子機(jī)器
    8.1  DNA分子機(jī)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
      8.1.1  DNA分子機(jī)器的設(shè)計(jì)
      8.1.2  DNA分子機(jī)器的應(yīng)用
    8.2  從DNA自組裝到DNA分子機(jī)器
      8.2.1  DNA納米結(jié)構(gòu)
      8.2.2  DNA等溫復(fù)制機(jī)器
      8.2.3  金屬離子依賴型核酸酶實(shí)現(xiàn)DNA邏輯計(jì)算
      8.2.4  結(jié)論與展望
    8.3  DNA分子機(jī)器——從運(yùn)動(dòng)到功能
      8.3.1  運(yùn)動(dòng)的DNA納米機(jī)器
      8.3.2  基于功能DNA的納米機(jī)器
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