蛋白质纳米技术：方案、仪器和应用 [Protein Nanotechnology Protocols,Instrumentation,and Applications] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　人类基因组计划的完成，大大促进了生命科学的发展，人类基因序列的了解展现了生老病死的蓝图；催生了后基因组学、蛋白质组学、生物工程和精准医学的深入研究。然而，这些基因表达的数以万计的蛋白质是如何在生命系统中工作和协调的？它们是如何相互作用和进行信号传导的？细胞内复杂的生物化学动态变化如何？重要疾病（如癌、阿尔茨海默病、囊性纤维化等）与特定基因和蛋白质的变化有关，如何诊断和早期发现并治疗？药物治疗和细胞应答的跟踪，预防治疗潜在的药物靶点的确定等，目前的技术还不能达到和满足上述工作的要求。蛋白质纳米技术的应用和发展，为上述问题的解决提供了全新的思路、方法和途径。《蛋白质纳米技术：方案、仪器和应用》呈现最近纳米科学和技术的进展，以及实用的方法和应用，包括各种各样的有关蛋白质纳米技术的重要课题。每章提供了感兴趣项目的概述材料介绍、提供方法、设计方案、仪器和应用，同时收集了大量的公开数据。
　　《蛋白质纳米技术：方案、仪器和应用》可供生物学、分子生物学、生物化学、生物技术、医药卫生、生物医学、材料科学、动物医学及对学科间交叉研究和开发感兴趣的科学家、工程师、制造商等方面的科研、教学与技术人员参考。

作者简介

　　Tuan Vo-Dinh是一位企业理事、集团领导和田纳西州高级生物医学光子学中心橡树岭国家实验室主任（ORNL）。Vo-Dinh博士是一位美国籍越南人，他在西贡（今胡志明市）完成了他的高中教育，后来去欧洲追求他研究的梦想。1975年，他获得了瑞士联邦理工学院（ETH）生物物理化学博士学位。他的研究一直专注于对环境保护和人类健康改善先进技术的开发。他的研究涉及激光光谱学、分子影像学、医学诊断、癌症检测、化学传感器、生物传感器、生物芯片、纳米传感器和纳米技术。
　　Vo-Dinh博士已经发表了300多篇同行评审科学论文，他是光谱教科书的作者，是4本书的主编。他拥有超过28项专利，其中6项已经授权给环境和生物技术公司用于商业开发。Vo-Dinh博士是美国化学家协会会员、国际光学工程学会（SPIE）会员，并担任分子光谱学、分析化学、生物医学光学和医疗诊断等各种国际刊物编委。他还通过广泛参加政府和工业界咨询委员会为科学社团服务。
　　此外，Vo-Dinh博士共获7项R＆D100大奖，他是“研发具科学技术优势”的开创性研究和创新技术发明者。这些奖项是奖励他发明的化学剂量计（1981）、抗体生物传感器（1987），SERODS光学数据存储系统（1992）、环境污染物斑点试验（1994）、用于DNA检测的SERS基因探针技术（1996）、用于医学诊断和病原菌检测的多功能生物芯片（1999）和Ramits传感器（2003）。他获得的奖项还有：应用光谱学会（1988）；多克，鲁西永奖（法国，1989）；橡树岭国家实验室科学家年度大奖（1992）；托马斯·杰斐逊奖，马丁·玛丽埃塔公司金奖（1992）；还有两个技术转让奖，联邦实验室联合体年度奖（1995、1986），田纳西州发明家发明者协会（1996）;洛克希德马丁公司的技术商业化奖（1998），UT-Battelle（2003）杰出发明家奖，和橡树岭国家实验室杰出科学家年奖（2003）。1997年，美国能源署向Vo-Dinh博士颁发了对公民健康杰出贡献特别奖。

内页插图

目录

第1章 蛋白质纳米技术——生物科学新前沿
概述
1．1 导论：纳米技术的历史远景
1．2 蛋白质纳米技术的重要性
1．3 蛋白质结构：基本构件
1．4 蛋白质机器：生命的天然引擎
1．5 纳米工具盒
参考文献

第2章 蛋白质分子水平结晶和机制
概述
2．1 导论
2．2 方法
2．2．1 原子力显微镜
2．2．2 原子力显微镜数据
2．2．3 台阶速率的测定
2．3 测试系统的表征
2．3．1 分子质量、大小和分子间相互作用
2．3．2 结晶溶解度和驱动力
2．3．3 独立分子质量溶解度统计热力学参数
2．4 生长位点
2．4．1 纽结和纽结密度
2．4．2 纽结的能量和分子相互作用能
2．5 结晶热力学和结晶形态
2．5．1 宏观热力学观点
2．5．2 分子过程潜在的焓、熵及结晶自由能
2．6 生长分子水平动力学
2．7 是什么限制分子在纽结中掺入速率?
2．7．1 扩散限制动力学或过渡态动力学
2．7．2 有限扩散动力学情况下分子掺入纽结的通量评价
2．7．3 按照有限扩散动力学规律如何明确分子类型?
2．8 从溶液到晶体的分子途径
致谢
参考文献

第3章 生物材料的纳米结构体系
概述
3．1 导论
3．1．1 溶胶-凝胶制备
3．2 溶胶-凝胶基质包埋生物分子
3．3 溶胶-凝胶包埋生物分子的稳定性
3．3．1 热稳定性
3．3．2 贮存稳定性
3．3．3 化学稳定性
3．3．4 其他注意事项
3．4 溶胶．凝胶包埋稳定性研究：肌酸激酶
3．4．1 在室温下长期贮存
3．4．2 高温和加热对酶活性的影响
3．4．3 基质-酶表面相互作用
3．5 溶胶-凝胶基质中光化学辅酶再生
3．6 生物活化溶胶-凝胶薄膜的生物传感元件
3．7 结论
致谢
参考文献

第4章 组织再生药物递送系统的纳米材料
概述
4．1 导论
4．1．1 组织再生的必要技术
4．1．2 组织工程综述
4．2 材料
4．3 方法
4．3．1 吸收生长因子明胶水凝胶的制备
4．3．2 明胶水凝胶结合生长因子的表征
4．4 注意事项
4．4．1 控制生长因子释放的明胶水凝胶特征
4．4．2 明胶水凝胶结合成纤维细胞生长因子的组织再生
4．4．3 血管的再生术
4．4．4 骨的再生
4．4．5 脂肪形成
4．4．6 结论
参考文献

第5章 S层蛋白纳米技术
概述
……
第6章 自组织肽β结构纤维蛋白的折叠
第7章 用鲁棒纳米传感器识别检测的核磁共振方法的应用
第8章 荧光光谱学研究蛋白质纳米级三维亚结构域
第9章 生物传感的碳纳米管和纳米线
第10章 酶通信的碳纳米管系统
第11章 生物分子识别的分子印迹聚合物
第12章 表面增强拉曼散射生物分析的等离子纳米结构
第13章 细菌病毒φ29 DNA包装马达及其在基因治疗和纳米技术中的潜在应用
第14章 有序蛋白质阵列结构
第15章 DNA-蛋白质在载体膜上漂浮组装的生物工程和特征
第16章 生物传感器纳米系统——蛋白质芯片上的多重免疫分析
第17章 检测单个活细胞中蛋白质和生物标记物的光学纳米传感器
第18章 原子力显微镜微悬臂纳米电极集成的原位酶活性成像
第19章 蛋白淀粉样错误折叠——机制、诊断和病理意义
第20章 纳米分辨率生物测定的近场扫描光学显微镜

前言/序言

　　本书旨在为基因组学、蛋白质组学、生物工程和医学中广泛使用纳米技术进行学习、教学、研究和实践的工作者提供权威参考资料。最近，在研究、材料和品种的开发长度达到了1～100nm的纳米技术，使许多重要的科学领域，从生物学到医学发生了革命性变化。这种分子规模的技术，具有开发更小仪器和比任何目前可用的仪器更高效的潜力。为了在细胞水平上理解复杂的生物纳米系统，我们迫切需要发展新一代纳米技术工具。我们相信，在未来的几十年，基因工程、基因组学、蛋白质组学、医药和生物技术的新进展将取决于我们掌握纳米技术的多少。纳米技术、材料科学和分子生物学的结合，开启了用纳米仪器测定和操纵原子与分子的可能性，同时在种类繁多的生物学研究课题及细胞水平的医疗用途方面，有许多潜在的应用。
　　今天，由于这些新的纳米工具非常有效，生物医学科学和生物工程在分子水平上的研究数量正在以指数级增长。它们能够探测纳米世界并表征细胞的化学和力学性能，发现新的现象和过程，并为研究人员提供广泛的工具、材料、设备和具有独特特点的系统。
　　人类基因组的测序、蛋白质组学完成后的最大影响之一，是建立了一个全新的方法对生物学和医学进行研究。蛋白质是维持细胞正常功能中起重要作用的主要细胞成分。纳米技术承诺，为细胞中数以万计的蛋白质（即所谓的蛋白质组）是如何与生命化学网络进行和谐协同工作的研究提供工具。特定的基因和蛋白质与多种疾病和失调有关，包括乳腺癌、肌肉疾病、耳聋和失明。蛋白质错误折叠过程被认为是造成这种疾病的病因，如阿尔茨海默病、囊性纤维化、“疯牛”病、遗传性肺气肿，甚至许多癌症等。在后基因组时代的诊断、治疗和药物发现领域，纳米技术也有令人瞩目的潜力。纳米技术和光学分子探针的组合，正在开发以识别分子变化，从而区分正常细胞与患病细胞的技术。这样的技术将最终有助于表征和预测患病细胞的病理行为及细胞对药物治疗的响应性。
　　生物学和纳米技术的组合已经导致了新一代设备的诞生，这些设备用于探测细胞体系和阐明迄今人们未知的分子水平的生命过程。现在能在体内使用荧光分子探针和纳米传感器，跟踪细胞内的生物化学过程。科学家使用功能强大的近场光学显微镜工具，以前所未有的分辨率，探索活细胞的生化过程和亚显微结构。目前能够开发用于递送药物的纳米载体，被递送的药物外表面偶联有靶向抗原的抗体和用于活体细胞内跟踪药物的荧光发色基团。
　　本书展示最新的纳米科学和技术的进展，以及实用的方法和应用，包括各种各样的有关蛋白纳米技术的重要课题。每章提供了感兴趣话题的概述介绍材料；提供方法、设计方案、仪器和应用，同时收集了大量的公开数据和参考文献供进一步研究参考。
　　撰写《蛋白质纳米技术——方案、仪器和应用》的目的是，为对各学科间交叉研究和开发感兴趣的科学家、工程师、制造商、教师和学生提供基因组学、蛋白质组学相关的纳米技术，以及在仪器、方法和应用方面的最新进展的综合综述。
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