DNA纳米技术 分子传感、计算与机器PDF电子书下载

第一篇DNA纳米技术基础 3

第1章 以纳米的视角看DNA DNA纳米技术中的基本概念 3

1.1纳米技术引论 3

1.1.1纳米科技发展简史 5

1.1.2纳米领域的“眼睛”和“手” 7

1.1.3纳米领域的“砖瓦” 9

1.2 DNA分子的化学与生物学 17

1.2.1 DNA的微观结构 19

1.2.2 DNA的分子操作 22

第2章 用纳米的思维操纵DNA DNA纳米技术中的新思路 31

2.1 DNA分子的成像和纳米操纵 31

2.1.1单个DNA分子及其复合物的成像 31

2.1.2单分子纳米操纵 36

2.2 DNA分子自组装与DNA纳米结构 45

2.2.1基于DNA自组装的纳米结构 45

2.2.2 DNA纳米排布 52

2.2.3 DNA纳米机器人 55

2.2.4 DNA构造纳米图形展望 56

第3章 以纳米的方式用DNA DNA纳米技术中的新应用 65

3.1可以感知的DNA纳米技术DNA生物传感器与基因芯片 65

3.1.1 DNA生物传感器 65

3.1.2 DNA芯片 69

3.1.3微流控芯片 70

3.2可以计算的DNA纳米技术DNA分子逻辑门与计算机 75

3.2.1基于DNA分子的逻辑门设计 77

3.2.2基于DNA分子的计算 80

3.3可以运动的DNA纳米技术DNA分子机器 90

3.3.1链交换反应驱动的DNA马达 90

3.3.2环境因素驱动的DNA马达 96

3.3.3两类驱动方式的评价 102

第二篇DNA纳米技术进阶 107

第4章 功能DNA结构和生物传感器的设计与应用 107

4.1核酸适配体生物传感器 107

4.1.1核酸适配体组合筛选技术 107

4.1.2模型核酸适配体 109

4.1.3核酸适配体光学传感器 110

4.1.4核酸适配体电化学传感器 123

4.1.5核酸适配体比色传感器 130

4.1.6其他类型核酸适配体传感器 136

4.1.7核酸适配体生物传感器应用 138

4.1.8结论与展望 140

4.2基于水溶性共轭聚合物的核酸分子检测 155

4.2.1水溶性共轭聚合物结构和性质 156

4.2.2水溶性共轭聚合物的光学特性和传感机制 158

4.2.3基于共轭聚合物的核酸生物传感器 159

4.2.4结论与展望 168

4.3基于DNA分子构型变化设计的电化学基因传感器 173

4.3.1电化学DNA生物传感器的历史 173

4.3.2 E-DNA传感器的构建 174

4.3.3 E -DNA传感器的机理与优化 178

4.3.4信号增益模式 179

4.3.5相关研究进展 183

4.3.6展望 185

4.4基于细胞筛选的核酸适配体技术在癌症诊断和治疗中的应用 190

4.4.1以活细胞为靶标的核酸适配体筛选技术 191

4.4.2核酸适配体用于癌细胞的检测 193

4.4.3基于核酸适配体的癌症标志物发现 196

4.4.4核酸适配体用于癌症的靶向治疗 198

4.4.5结论及展望 200

4.5核酸适配体与核酶生物传感器 203

4.5.1核酸适配体 204

4.5.2核酶 209

4.5.3基于功能DNA的生物传感器 211

第5章 基于DNA分子的自组装纳米结构与应用 232

5.1基于功能核酸的纳米材料定向组装及生物分析 232

5.1.1功能核酸-纳米金颗粒分子组装在生物分析中的应用 233

5.1.2磁性纳米颗粒的定向组装在生物分析中的应用 241

5.1.3量子点的定向组装在生物检测中的应用 243

5.1.4碳纳米材料的定向组装在生物分析中的应用 245

5.1.5研究展望 248

5.2 DNA自组装纳米结构及其应用 254

5.2.1 tile自组装聚沙成塔 255

5.2.2 DNA折纸术点石成金 269

5.2.3 DNA纳米排布锦上添花 280

5.2.4 DNA指导的化学反应 290

5.3结构DNA纳米技术研究进展 308

5.3.1二维DNA结构 310

5.3.2三维DNA结构 311

5.3.3 DNA自组装引导的纳米粒子二维结构 316

5.3.4 DNA自组装引导的纳米粒子三维结构 319

5.3.5 DNA自组装与微加工技术 321

5.3.6挑战与展望 322

5.4 DNA纳米自组装化学 325

5.4.1用于组装DNA纳米结构的各种模块 326

5.4.2一维DNA纳米结构 331

5.4.3二维DNA纳米结构 333

5.4.4三维DNA纳米结构 337

5.4.5 DNA折纸术 341

5.4.6 DNA辅助下的纳米组装与制造 343

5.4.7结论和展望 351

第6章 纳米尺度的DNA分子操纵与应用 356

6.1 DNA“分子手术” 356

6.1.1 DNA“分子手术”的基本工具及前期技术背景 356

6.1.2 DNA“分子手术台”和“手术刀” 357

6.1.3 DNA“分子手术”的若干基本操作 358

6.1.4 DNA“分子手术”的后处理技术 360

6.1.5 DNA“分子手术”当前面临的主要问题 361

6.1.6展望 362

6.2 DNA单分子力学 363

6.2.1单分子力学实验技术 364

6.2.2 DNA的单分子力学 367

6.2.3小结 383

6.3生物纳米通道在DNA分子检测方面的研究及应用 385

6.3.1纳米孔道检测的背景 386

6.3.2生物纳米孔道检测的工作原理 389

6.3.3基于生物纳米孔道的检测方法和器件 391

6.3.4生物纳米孔道用于DNA测序的研究进展 392

6.3.5生物纳米孔道应用于DNA分子的形态研究 394

6.3.6 DNA分子与生物纳米通道作用的理论研究 396

6.3.7展望 404

第7章DNA逻辑门和计算机的构建与应用 409

7.1 DNA分子逻辑门 409

7.1.1 DNA逻辑门 411

7.1.2 DNA计算 424

7.1.3生物检测 426

7.1.4疾病治疗 429

7.1.5展望 431

7.2会玩游戏的DNA计算机 436

7.2.1溶液中的医生 437

7.2.2分子逻辑门 438

7.2.3 可以玩二子棋的DNA 443

7.2.4 MAYA-Ⅱ 445

7.2.5 DNA计算机的未来 445

第8章DNA分子机器 447

8.1 DNA分子机器的设计与应用 447

8.1.1 DNA分子机器的设计 447

8.1.2 DNA分子机器的应用 449

8.2从DNA自组装到DNA分子机器 461

8.2.1 DNA纳米结构 461

8.2.2 DNA等温复制机器 468

8.2.3金属离子依赖型核酸酶实现DNA逻辑计算 472

8.2.4结论与展望 475

8.3 DNA分子机器从运动到功能 477

8.3.1运动的DNA纳米机器 477

8.3.2基于功能DNA的纳米机器 483