DNA納米技術

內(nèi)容概要

樊春海和劉冬生主編的《DNA納米技術》的主旨是介紹DNA納米技術這個嶄新的研究領域。DNA納米技術是納米生物學的重要組成部分，其特點在于融合了DNA（基因）技術與納米技術這兩個熱點領域，并產(chǎn)生了眾多激動人心的研究成果。DNA分子除了具有基因的遺傳特性外，同時也是一個結(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、材料科學、環(huán)境科學等領域帶來前所未有的推動作用。本書著重介紹DNA納米技術中最為引人注目的幾個主要方向，即DNA分子的生物傳感器、DNA分子操縱和分子機器，以及DNA分子計算機。
《DNA納米技術》分為兩大部分，“DNA納米技術基礎”部分主要對本領域的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行科普性的介紹，適合本科生閱讀；“DNA納米技術進階”部分則邀請國內(nèi)外相關領域的知名學者共同撰寫，希望為有志于從事納米生物學研究的研究生和科研人員提供幫助和指引，同時也可供相關領域的研究者閱讀參考。

作者簡介

樊春海
1974年3月生。南京大學生物化學學士和博士，現(xiàn)為中國科學院上海應用物理研究所研究員、博士生導師和物理生物學研究室主任。
1970年12月生。于中國科學技術大學獲得學士學位（1993），在中國科學院化學研究所獲得碩士學位（1999），在香港理工大學獲得博士學位（2002）。之后在英國劍橋大學從事博士后研究。現(xiàn)任清華大學化學系教授、博士生導師。曾入選中國科學院“百人計劃”，獲得國家杰出青年科學基金資助。榮獲中國化學會青年化學獎。主要從事核酸分子機器的設計、應用及其運動機制研究。近年來在國際知名期刊發(fā)表了一系列文章。

書籍目錄

《納米科學與技術》叢書序
序
前言
第一篇  DNA納米技術基礎
  第1章  以納米的視角看DNA——DNA納米技術中的基本概念
    1.1  納米技術引論
      1.1.1  納米科技發(fā)展簡史
      1.1.2  納米領域的“眼睛”和“手”
      1.1.3  納米領域的“磚瓦”
    1.2  DNA分子的化學與生物學
      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納米技術中的新思路
    2.1  DNA分子的成像和納米操縱
      2.1.1  單個DNA分子及其復合物的成像
      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納米技術中的新應用
    3.1  可以感知的DNA納米技術——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  可以計算的DNA納米技術——DNA分子邏輯門與計算機
      3.2.1  基于DNA分子的邏輯門設計
      3.2.2  基于DNA分子的計算
    3.3  可以運動的DNA納米技術——DNA分子機器
      3.3.1  鏈交換反應驅(qū)動的DNA馬達
      3.3.2  環(huán)境因素驅(qū)動的DNA馬達
      3.3.3  兩類驅(qū)動方式的評價
第二篇  DNA納米技術進階
  第4章  功能DNA結(jié)構(gòu)和生物傳感器的設計與應用
    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
      4.1.2  模型核酸適配體
      4.1.3  核酸適配體光學傳感器
      4.1.4  核酸適配體電化學傳感器
      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特性和傳感機制
      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)型變化設計的電化學基因傳感器
      4.3.1  電化學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傳感器的機理與優(yōu)化
      4.3.4  信號增益模式
      4.3.5  相關研究進展
      4.3.6  展望
    4.4  基于細胞篩選的核酸適配體技術在癌癥診斷和治療中的應用
      4.4.1  以活細胞為靶標的核酸適配體篩選技術
      44.2  核酸適配體用于癌細胞的檢測
      4.4.3  基于核酸適配體的癌癥標志物發(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用
      5.1.2  磁性納米顆粒的定向組裝在生物分析中的應用
      5.1.3  量子點的定向組裝在生物檢測中的應用
      5.1.4  碳納米材料的定向組裝在生物分析中的應用
      5.1.5  研究展望
    5.2  DNA自組裝納米結(jié)構(gòu)及其應用
      5.2.1  tile自組裝——聚沙成塔
      5.2.2  DNA折紙術——點石成金
      5.2.3  DNA納米排布——錦上添花
      5.2.4  DNA指導的化學反應
    5.3  結(jié)構(gòu)DNA納米技術研究進展
      5.3.1  二維DNA結(jié)構(gòu)
      5.3.2  三維DNA結(jié)構(gòu)
      5.3.3  DNA自組裝引導的納米粒子二維結(jié)構(gòu)
      5.3.4  DNA自組裝引導的納米粒子三維結(jié)構(gòu)
      5.3.5  DNA自組裝與微加工技術
      5.3.6  挑戰(zhàn)與展望
    5.4  DNA納米自組裝化學
      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
      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分子操縱與應用
    6.1  DNA“分子手術”
      6.1.1  DNA“分子手術”的基本工具及前期技術背景
      6.1.2  DNA“分子手術臺”和“手術刀”
      6.1.3  DNA“分子手術”的若干基本操作
      6.1.4  DNA“分子手術”的后處理技術
      6.1.5  DNA“分子手術”當前面臨的主要問題
      6.1.6  展望
    6.2  DNA單分子力學
      6.2.1  單分子力學實驗技術
      6.2.2  DNA的單分子力學
      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  生物納米孔道應用于DNA測序的研究進展
      6.3.5  生物納米孔道應用于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邏輯門和計算機的構(gòu)建與應用
    7.1  DNA分子邏輯門
      7.1.1  DNA邏輯門
      7.1.2  DNA計算
      7.1.3  生物檢測
      7.1.4  疾病治療
      7.1.5  展望
    7.2  會玩游戲的DNA計算機
      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計算機的未來
  第8章  DNA分子機器
    8.1  DNA分子機器的設計與應用
      8.1.1  DNA分子機器的設計
      8.1.2  DNA分子機器的應用
    8.2  從DNA自組裝到DNA分子機器
      8.2.1  DNA納米結(jié)構(gòu)
      8.2.2  DNA等溫復制機器
      8.2.3  金屬離子依賴型核酸酶實現(xiàn)DNA邏輯計算
      8.2.4  結(jié)論與展望
    8.3  DNA分子機器——從運動到功能
      8.3.1  運動的DNA納米機器
      8.3.2  基于功能DNA的納米機器
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