第一部分 界面体系 1
1 生物相容性无机器件 1
1.1 引言 1
1.2 移植物涂层 1
1.2.1 支架 2
1.2.2 放射性粒子 6
1.3 展望 9
参考文献 9
2 微流控与纳米技术：芯片实验室器件及其在纳米生物技术领域的潜在应用 11
2.1 引言 11
2.2 概述 11
2.2.1 定义和历史 11
2.2.2 微流控器件的优点 12
2.2.3 微流控器件的概念 12
2.2.4 流体输送 14
2.2.5 组装和密封 15
2.3 方法 16
2.3.1 制作微流控器件中各部件的材料 16
2.3.2 流控结构 18
2.3.3 加工方法 19
2.3.4 表面修饰 19
2.3.5 点样 21
2.3.6 检测方法 21
2.4 展望 22
参考文献 23
3 蛋白质的微接触印刷 26
3.1 引言 26
3.2 在表面上印刷蛋白质的方法 27
3.2.1 水凝胶印章接触操作法 27
3.2.2 微接触印刷术 28
3.2.3 亲和接触印刷术 28
3.3 多肽和蛋白质的微接触印刷 29
3.3.1 单一类型生物分子的印刷 29
3.3.2 底板 30
3.3.3 图案的分辨率和对比度 32
3.4 生物分子印刷后的活性 33
3.5 蛋白质印刷的类型 35
3.5.1 加色与减色印刷 35
3.5.2 多种蛋白质并行上墨和印刷 36
3.5.3 亲和接触印刷 37
3.6 方法 38
3.6.1 模具和印章 38
3.6.2 印章表面的化学性质 39
3.6.3 上墨方法 39
3.6.4 底板的处理 39
3.6.5 印刷 40
3.6.6 印刷图案的表征 40
3.7 展望 40
致谢 41
参考文献 41
4 细胞-纳米结构的相互作用 44
4.1 概述 44
4.2 方法 46
4.3 展望 53
参考文献 54
5 体外高清晰的神经细胞网络 56
5.1 介绍 56
5.2 总论：背景和历史 56
5.2.1 神经网络信息传递的生理学 56
5.2.2 拓扑模型图案化 57
5.2.3 化学图案化 58
5.3 方法 59
5.3.1 拓扑模型图案化 59
5.3.2 光刻图案化 59
5.3.3 光化学图案化 59
5.3.4 微接触印刷图案化 60
5.4 展望 61
参考文献 62
第二部分 基于蛋白的纳米结构 62
6 S-层 65
6.1 概述 65
6.1.1 化学组成及结构 66
6.1.2 遗传学和次级细胞壁聚合物 68
6.1.3 组装 69
6.2 方法 71
6.2.1 诊断技术 71
6.2.2 脂芯片 72
6.2.3 S-层作为排列纳米颗粒的模板 74
6.3 展望 75
参考文献 76
7 工程化的纳米孔 79
7.1 综述 79
7.1.1 什么是纳米孔 79
7.1.2 设计制造纳米孔 81
7.1.3 一个纳米孔能做什么 83
7.1.4 纳米孔的潜在应用是什么 85
7.1.5 保持纳米孔的构造精妙 88
7.2 方法 88
7.2.1 蛋白产品 88
7.2.2 蛋白质工程 89
7.2.3 电子记录 90
7.2.4 其他系统 90
7.3 展望 90
7.3.1 粗糙的纳米孔 90
7.3.2 被支撑的双分子层 90
7.3.3 膜阵列 91
7.3.4 新颖的蛋白孔 92
7.3.5 具有新属性和应用的孔 92
7.3.6 理论 92
致谢 93
参考文献 93
8 基因方法实现程序组装 97
8.1 引言 97
8.2 混沌中的有序 97
8.3 富集过程的监测 99
8.4 结合的量化和特异性的标准 101
8.5 非选择性和结晶／反应的控制 102
8.6 功能性突变体的解释和显性特性 102
8.7 相同序列的必要性和分析 103
8.8 肽和蛋白的大小 104
8.9 混合和匹配、融合蛋白和前后承接 104
8.10 混合匹配和连接结构 104
8.11 展望 105
参考文献 105
9 纳米粒子的微生物生产 107
9.1 概述 107
9.2 展望 113
参考文献 113
10 磁小体：细菌中的纳米磁性铁矿材料 116
10.1 简介 116
10.1.1 趋磁性细菌 116
10.1.2 磁小体 116
10.1.3 细胞磁偶极和趋磁性 117
10.1.4 趋磁-趋氧性 118
10.1.5 磁小体中的磁铁矿结晶 119
10.1.6 磁小体中的硫铁矿结晶 119
10.1.7 磁小体形成的生物化学和基因表达 120
10.1.8 磁小体的应用 121
10.2 研究方法 121
10.3 结论和进一步的研究方向 121
参考文献 122
11 细菌视紫红质及其在技术应用领域中的前景 124
11.1 引言 124
11.2 概述：细菌视紫红质的分子性质 124
11.2.1 嗜盐古菌及其视黄醛蛋白 124
11.2.2 细菌视紫红质的结构和功能 127
11.2.3 细菌视紫红质的基因学修饰 130
11.2.4 细菌视紫红质的生物技术生产 131
11.3 概述：细菌视紫红质的技术应用 132
11.3.1 光电应用 132
11.3.2 光色应用 134
11.3.3 能量转化的应用 138
11.4 方法 138
11.5 展望 139
参考文献 139
12 聚合物纳米容器 142
12.1 引言 142
12.2 概述 142
12.2.1 从生物技术中的脂质体到医疗领域中的纳米容器 142
12.2.2 树状高分子 143
12.2.3 逐层（LBL）沉积 144
12.2.4 嵌段共聚物自组装 146
12.3 渗透性可控的聚合物纳米容器 148
12.3.1 嵌段高聚物-蛋白质复合体系 148
12.3.2 刺激响应型纳米容器 150
12.4 纳米颗粒膜 152
12.5 生物材料与基因治疗 152
12.6 展望 154
参考文献 154
13 工程环境中生物分子马达的操作 157
13.1 概述 157
13.2 方法 161
13.2.1 运动分析的常用条件 162
13.2.2 时间控制 162
13.2.3 空间控制 162
13.2.4 运输物和表面的连接 164
13.3 展望 165
致谢 166
参考文献 166
14 纳米粒子-生物材料杂化系统 169
14.1 引言 169
14.2 用作生物电子和生物传感用途的生物材料-纳米粒子系统 170
14.2.1 以纳米粒子-酶杂合物为基础的生物电子系统 171
14.2.2 基于纳米粒子的用于生物事件识别和传感的生物电子系统 174
14.3 基于生物材料的纳米电路 182
14.3.1 基于蛋白质的纳米电路 183
14.3.2 以DNA为功能模板的纳米电路 184
14.4 结论与展望 187
致谢 189
参考文献 189
第三部分 基于DNA的纳米结构 189
15 DNA-蛋白质纳米结构 194
15.1 概述 194
15.1.1 前言 194
15.1.2 寡核苷酸-酶复合物 195
15.1.3 结合蛋白的DNA复合物 195
15.1.4 DNA-链霉亲和素非共价复合物 197
15.1.5 多功能蛋白质组装 200
15.1.6 DNA-蛋白质复合物在微芯片技术方面的应用 202
15.2 方法 204
15.2.1 核酸和蛋白质的偶联 204
15.2.2 免疫PCR 205
15.2.3 超分子组装 205
15.2.4 DNA-定向固定化 206
15.3 展望 206
致谢 207
参考文献 207
16 DNA模板电子器件 210
16.1 前言和背景 210
16.2 DNA模板电子器件 211
16.3 序列特异性分子印刷术 214
16.4 总结和展望 218
参考文献 219
17 DNA-金属纳米导线和网络的仿生制造 221
17.1 前言 221
17.2 模板设计 222
17.2.1 DNA用作生物分子模板 222
17.2.2 DNA集成于微电子接触点阵 223
17.2.3 DNA分岔结构用于形成网络 225
17.3 金属化 226
17.3.1 DNA模板上的受控成簇生长 227
17.3.2 DNA金属化的第一原理分子动力学计算 231
17.4 金属化DNA导线的电导率测定 233
17.5 总结与展望 235
17.6 方法 236
17.6.1 DNA定点固定化 236
17.6.2 DNA分岔结构 237
17.6.3 DNA金属化 237
致谢 238
参考文献 238
18 纳米生物空腔内的矿化：仿生铁蛋白用于高密度数据存储 241
18.1 概述 241
18.2 仿生铁蛋白 242
18.3 高密度磁性数据存储 243
18.4 方法 244
18.5 结果 245
18.6 展望 247
参考文献 247
19 DNA-金纳米粒子复合物 250
19.1 概述 250
19.1.1 前言 250
19.1.2 纳米粒子 251
19.1.3 DNA功能化的金纳米粒子 251
19.1.4 基于纳米粒子的DNA和RNA检测分析 253
19.1.5 蛋白质的DNA-纳米粒子检测：生物条码 259
19.1.6 结论 262
19.2 要点：方法和手段 262
19.2.1 纳米粒子合成 262
19.2.2 DNA功能基化的Au-NP探针的合成 262
19.2.3 DNA目标“俘获”探针对芯片的功能基化 264
19.2.4 典型的分析设计 264
19.3 展望 264
19.3.1 面临的挑战 264
19.3.2 学术和商业应用 265
参考文献 266
20 DNA纳米结构用于力学和计算：生命中心分子的非线性思考 268
20.1 概述 268
20.2 前言 268
20.3 DNA阵列 271
20.4 DNA纳米机器 273
20.5 基于DNA的计算 275
20.6 总结及展望 276
致谢 277
参考文献 277
21 纳米颗粒用作非病毒转染剂 279
21.1 基因传递简介 279
21.2 药物和基因靶向用纳米粒子 280
21.3 开发和测试中的非病毒型纳米材料 281
21.3.1 壳聚糖 281
21.3.2 脂质体和固体脂质 286
21.3.3 聚L-赖氨酸和聚乙烯亚胺 290
21.3.4 聚（乳酸-co-乙醇酸） 291
21.3.5 硅胶 292
21.3.6 嵌段共聚物 293
21.4 非病毒系统在提高特异性细胞吸收方面的挫折和策略 294
21.5 非病毒纳米材料的展望 295
致谢 296
参考文献 296
第四部分 纳米分析学 296
22 用于生物标记的荧光量子点 300
22.1 概述 300
22.2 方法 303
22.3 展望 305
参考文献 306
23 纳米粒子的分子标记 309
23.1 前言 309
23.2 免疫金银染色法：历史 310
23.3 被结合的荧光剂和金探针 311
23.4 方法 312
23.4.1 金和AMG类型的选择 312
23.4.2 碘化 313
23.4.3 灵敏度 314
23.5 在显微镜检测抗原中的应用 314
23.6 核酸序列的检测 315
23.7 在显微镜检测核酸中的应用 316
23.8 技术指导方针和实验室操作规程 317
23.9 其他生物分子的金衍生物 317
23.9.1 蛋白质标记 317
23.9.2 金簇标记的多肽 318
23.9.3 其他小分子的金簇偶联体 319
23.9.4 金-脂质：金属脂质体 319
23.10 更大的共价连接的粒子标记物 320
23.11 标记到组氨酸标签上的金 321
23.12 酶金相学 322
23.13 金簇纳米晶体 323
23.14 金簇-寡核苷酸偶联体：在纳米技术中的应用 323
23.14.1 DNA纳米线 324
23.14.2 具有三维纳米结构的矿物化生物材料 324
23.14.3 金猝灭的分子灯泡 325
23.15 其他金属簇标记物 326
23.15.1 铂和钯 326
23.15.2 钨 326
23.15.3 铱 328
致谢 330
参考文献 330
24 表面生物学：应用原子力显微镜与分子拉伸（Molecular Pulling）技术研究生物分子结构 340
24.1 引言 340
24.2 近期研究成果 341
24.2.1 DNA 341
24.2.2 蛋白质 343
24.2.3 化石 344
24.2.4 Science和Nature 344
24.3 方法学 347
24.3.1 探针 348
24.3.2 样品 349
24.4 前景 349
24.4.1 一致性还是多样性 349
24.4.2 全球化的研究 350
参考文献 350
25 力谱 355
25.1 引言 355
25.1.1 特异生物分子键的动态力谱 356
25.1.2 细胞膜的力谱和力显微镜研究 358
25.1.3 蛋白质（解）折叠 359
25.1.4 单分子聚合物的弹性力学 361
25.1.5 DNA力学 364
25.1.6 DNA-蛋白质相互作用 365
25.1.7 分子马达 366
25.1.8 合成的功能聚合物 367
25.2 方法 367
25.2.1 AFM微悬臂 368
25.2.2 微针 369
25.2.3 光镊 369
25.2.4 磁镊 370
25.2.5 细胞膜力探针 371
25.3 展望 372
致谢 372
参考文献 372
26 用于表面增强拉曼散射和表面等离子共振的生物功能化纳米粒子 377
26.1 概述 377
26.1.1 前言 377
26.1.2 在SPR中的应用 378
26.1.3 在SERS中的应用 380
26.2 方法 385
26.2.1 平板SPR基材制备 385
26.2.2 金属纳米粒子 385
26.2.3 生物偶联体 386
26.2.4 总体评价 386
26.3 展望 386
参考文献 387
27 生物偶联的氧化硅纳米粒子在生物分析中的应用 390
27.1 概述 390
27.2 方法 391
27.2.1 构建 391
27.2.2 粒子探针 392
27.2.3 氧化硅材料的生物功能化 394
27.2.4 氧化硅纳米粒子的生物分析应用 396
27.3 展望 399
致谢 399
参考文献 399
主题词索引 402