納米等離子激元材料及其生物醫學應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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汪聯輝，宋春元，張磊，硃丹 著

圖書標籤:

• 納米材料
• 等離子激元
• 生物醫學
• 納米生物技術
• 材料科學
• 光物理
• 生物傳感器
• 藥物遞送
• 癌癥治療
• 生物成像

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030506757

版次：1

商品編碼：12186072

包裝：平裝

叢書名： 光電子科學與技術前沿叢書

開本：16開

齣版時間：2017-03-01

用紙：膠版紙

頁數：227

字數：287000

正文語種：中文

內容簡介

　　《納米等離子激元材料及其生物醫學應用》是關於納米等離子激元材料及其生物醫學應用的專著。全書較為詳細地介紹瞭納米等離子激元概念及原理、常見的納米等離子激元材料以及等離子激元材料界麵功能化與組裝技術等，著重介紹瞭近年來基於納米等離子激元材料發展而來的一些新型生物檢測與成像技術，特彆是等離子激元SPR技術、SERS技術、等離子激元增強／猝滅熒光技術等，闡述瞭納米等離子激元材料在疾病診療中的新研究進展及今後的發展趨勢。
　　《納米等離子激元材料及其生物醫學應用》可作為高等院校物理、材料科學與工程、化學、電子科學與技術、生物醫學工程等專業的高年級本科生和研究生的選修課教材，也可供從事這一領域研究的科研和工程技術人員參考。

目錄

叢書序
序言
前言

第1章 概述
1．1 錶麵等離子體共振的産生
1．1．1 SPR簡史
1．1．2 金屬內部的等離子體振動
1．1．3 金屬錶麵的等離子體振動
1．1．4 産生錶麵等離子體共振的方法
1．2 錶麵等離子體共振原理
1．2．1 Mie散射
1．2．2 橢球體散射
1．2．3 等離子激元結構
1．2．4 等離子激元界麵功能化
參考文獻

第2章 納米等離子激元材料
2．1 零維材料
2．1．1 金納米顆粒
2．1．2 銀納米顆粒
2．2 1維材料
2．3 2維材料
2．3．1 光誘導化學還原法
2．3．2 快速還原沉澱法
2．4 3維材料
2．4．1 金納米籠
2．4．2 金納米星
2．5 復閤材料
參考文獻

第3章 納米等離子激元材料界麵功能化與組裝技術
3．1 納米等離子激元材料界麵功能化的作用及意義
3．2 納米等離子激元材料界麵功能化的常用功能性分子
3．2．1 脫氧核糖核酸（DNA）
3．2．2 肽核酸（PNA）
3．2．3 蛋白、抗體、酶
3．2．4 聚閤物分子
3．3 常用納米等離子激元材料界麵的功能化方法
3．3．1 常用納米等離子激元材料的性質
3．3．2 非共價方式
3．3．3 共價方式
參考文獻

第4章 等離子激元SPR技術用於生物診療
4．1 SPR生物檢測
4．1．1 SPR散射光譜儀原理
4．1．2 SPR生物傳感
4．2 單顆粒LSPR生物傳感技術
4．2．1 微區LSPR光譜儀原理
4．2．2 化學傳感
4．2．3 生物傳感
4．3 SPR材料輔助生物成像與治療
4．3．1 SPR生物成像技術
4．3．2 SPR光熱治療
4．3．3 SPR納米載藥體係
參考文獻

第5章 納米等離子激元SERS技術與生物檢測
5．1 錶麵增強拉曼光譜概述
5．2 SERS增強原理
5．3 SERS技術在蛋白檢測中的應用
5．3．1 非標記SERS檢測
5．3．2 基於SERS探針技術的標記檢測
5．3．3 基於適配體的SERS蛋白檢測
5．4 SERS技術在核酸檢測中的應用
5．4．1 非標記檢測（label-free detection）
5．4．2 標記檢測（labeled detection）
5．4．3 多元核酸分子檢測
5．4．4 基於SERS的其他檢測方法
5．5 SERS技術在細胞研究中的應用
5．5．1 基於SERS探針的腫瘤細胞靶嚮識彆
5．5．2 活細胞SERS成像
5．5．3 基於SERS探針技術的細胞內pH傳感
參考文獻

第6章 納米等離子激元熒光猝滅／增強效應與應用
6．1 等離子激元錶麵熒光增強及猝滅的機理
6．1．1 分子熒光光譜理論
6．1．2 等離子激元熒光猝滅作用機理
6．1．3 等離子激元熒光增強的作用機理
6．2 等離子激元錶麵熒光增強的影響因素
6．2．1 等離子激元材料屬性及形貌的影響
6．2．2 熒光分子性質的影響
6．2．3 熒光分子與金屬錶麵距離的影響
6．3 基於等離子激元熒光猝滅／增強效應的生物醫學應用
6．3．1 生物傳感及醫學應用
6．3．2 單分子及細胞成像
參考文獻

第7章 納米等離子激元材料在腫瘤治療中的應用
7．1 等離子激元化療功能納米藥物
7．2 等離子激元光熱療功能納米藥物
7．3 等離子激元光動力治療功能納米藥物
7．4 等離子激元多功能納米藥物
7．4．1 多模式協同治療
7．4．2 集閤影像的腫瘤治療
參考文獻
索引

精彩書摘

　　《納米等離子激元材料及其生物醫學應用》：
　　一般情況下，由於待檢測樣品中的物質成分混雜，目標蛋白含量低且大多數蛋白自身的拉曼散射截麵很小，為瞭避免其他物質的光譜信號對於待檢測物質信號測試的影響，在進行實際實驗之前需要對目標蛋白質進行提純處理。如Han等人提齣瞭一種需要經過蛋白質電泳、蛋白質印跡、銀染和SERS檢測四個操作步驟的蛋白質SERS檢測方法。他們首先用蛋白質電泳將混閤樣品中的目標蛋白質提取齣來，之後通過蛋白質印記法將目標蛋白質固定到硝化縴維膜錶麵，隨後將硝化縴維膜浸泡到銀納米膠體顆粒中。這個過程中銀納米顆粒與蛋白質結閤，從而固定到硝化縴維膜上。最後，用純水清洗硝化縴維膜並進行拉曼測試。以肌球蛋白和牛血清蛋白為例，隨著蛋白質濃度升高，檢測到的蛋白質自身的拉曼信號強度越強。整個實驗方法操作簡單且靈敏。
　　蛋白質的純化需要利用到蛋白質內在的相似性和差異。從復雜樣品中提純剛通常需要經曆前處理、粗分級、細分級等多步操作步驟，增加瞭整個檢測實驗的時間長度、操作復雜程度和人力成本。免疫榆測是蛋白檢測最常用的方法之一，最大的特點就是高度的特異性，主要是利用抗體（抗原）作為選擇性試劑，來分析和測定各種抗原（抗體）及半抗原，以及能發生免疫反應的多種生物活性物質（如激素、蛋白質、藥物、毒物等）。
　　……

納米等離子激元材料及其生物醫學應用 一部深入探索納米等離子激元現象，解鎖其在生物醫學領域革命性潛力的權威著作。 本書旨在為讀者提供對納米等離子激元材料及其在生物醫學領域廣泛應用的一個全麵而深入的理解。我們從基礎理論齣發，逐步深入到先進的應用研究，力求勾勒齣這一前沿交叉學科的完整圖景。 第一部分：納米等離子激元現象的理論基石 在本部分，我們將首先詳細闡述納米等離子激元現象的物理學原理。這包括對金屬納米結構中自由電子集體振蕩的深入探討，以及其如何與入射光發生強烈的相互作用。我們將詳細解析等離子體共振的形成機製，包括局域錶麵等離子體共振（LSPR）和錶麵等離子體激元（SPPs）等關鍵概念。 金屬納米結構的電子行為： 我們將迴顧金屬材料的電子結構，特彆是其導帶中的自由電子如何形成集體振蕩。從量子力學和經典電動力學的角度，解釋這些自由電子在外部電場作用下的響應特性。 光與金屬納米結構的相互作用： 詳細講解電磁波（光）如何與金屬納米結構發生耦閤。我們將深入分析麥剋斯韋方程組在納米尺度下的應用，以及介電常數、光波長、納米粒子尺寸和形狀等因素如何影響相互作用的強度和光譜特性。 局域錶麵等離子體共振（LSPR）： 重點介紹LSPR現象。我們將解釋LSPR是如何在尺寸遠小於光波長的金屬納米粒子錶麵産生的，以及其與粒子尺寸、形狀、介質摺射率以及粒子間距離密切相關的特性。我們會通過理論模型和仿真數據，直觀地展示LSPR的能量吸收和散射光譜。 錶麵等離子體激元（SPPs）： 深入討論SPPs，包括其在金屬-介質界麵上傳播的特性，以及傳播距離、能量損耗等關鍵參數。我們將闡述SPPs如何將光能量局域在界麵附近，為納米尺度的光學操控提供可能。 納米等離子激元增強效應： 詳細分析納米等離子激元如何顯著增強光與物質的相互作用。這包括增強熒光、拉曼散射、非綫性光學效應等。我們將探討“熱點”效應在增強信號中的關鍵作用，並解釋其背後的物理機製。 納米等離子激元材料的設計與製備： 介紹設計和製備具有特定等離子激元響應的金屬納米結構的方法。我們將討論不同金屬材料（如金、銀、銅、鋁）的優缺點，以及納米粒子的尺寸、形狀（球形、棒狀、星形、尖銳結構等）以及組裝方式（單分散粒子、聚集體、周期性陣列等）如何影響其等離子激元特性。 第二部分：納米等離子激元材料在生物醫學成像中的突破 在對基礎理論有瞭紮實的理解後，我們將目光轉嚮納米等離子激元材料在生物醫學成像領域的革命性應用。本部分將重點探討如何利用納米等離子激元材料獨特的散射和吸收特性，剋服傳統成像技術的局限，實現更高靈敏度、更高分辨率和更深層組織成像。 錶麵增強拉曼散射（SERS）成像： 詳細介紹SERS作為一種超靈敏的分子指紋技術。我們將解釋SERS信號是如何在納米等離子激元“熱點”區域被顯著放大的，以及如何利用SERS實現對單個分子的檢測。本書將重點介紹SERS在細胞成像、生物標誌物檢測、病理診斷等方麵的最新進展，並討論如何設計SERS探針以實現靶嚮性和特異性。 光聲成像（PAI）： 闡述利用納米等離子激元材料作為光聲造影劑，實現高對比度、高分辨率的深層組織成像。我們將解釋光聲效應的原理，以及納米等離子激元納米粒子如何通過光熱轉換産生聲波信號。本書將探討其在腫瘤成像、血管成像、細胞成像等方麵的潛力，並討論如何優化納米材料以提高光聲信號強度和成像深度。 增強熒光成像： 探討納米等離子激元材料如何通過近場增強效應，顯著提高生物分子的熒光信號強度。我們將討論如何設計等離子激元納米結構與熒光探針協同工作，實現更靈敏、更穩定的熒光成像。這包括在單分子成像、細胞內結構成像等方麵的應用。 散射成像： 利用納米等離子激元材料的強散射特性，實現無熒光標記的成像。我們將討論其在細胞學、組織學以及體內成像中的優勢，特彆是對於缺乏內源性熒光信號的生物實體。 多模態成像： 探討如何將納米等離子激元材料與其他成像技術（如磁共振成像、X射綫成像）相結閤，實現多模態成像，提供更全麵的生物學信息。 第三部分：納米等離子激元材料在生物醫學治療中的創新應用 除瞭在成像領域的貢獻，納米等離子激元材料在生物醫學治療方麵也展現齣巨大的潛力，特彆是在光熱治療和光動力治療領域。本部分將深入探討其治療機製、設計策略以及在疾病治療中的應用前景。 光熱治療（PTT）： 詳細闡述納米等離子激元材料在光熱治療中的核心作用。我們將解釋其如何通過吸收特定波長的近紅外光，將光能轉化為熱能，從而選擇性地殺死癌細胞或其他病變組織。本書將重點討論納米材料的選擇、設計（尺寸、形狀、錶麵修飾）以及其在腫瘤治療、抗菌治療、眼科治療等方麵的研究進展。我們將深入分析治療劑量、熱擴散以及潛在的副作用。 光動力治療（PDT）： 介紹納米等離子激元材料如何作為光敏劑的載體或增強劑，提升光動力治療的效果。我們將解釋PDT的原理，即利用光能激發光敏劑産生單綫態氧等活性氧物質，殺傷病變細胞。本書將探討如何設計等離子激元納米結構以優化光敏劑的吸收、傳遞和激發，從而提高PDT的治療效率和靶嚮性。 藥物遞送與聯閤治療： 探討如何將納米等離子激元材料與藥物遞送係統相結閤，實現靶嚮性藥物釋放和多模式治療。例如，利用光熱效應觸發藥物的釋放，或者結閤光熱治療和化療，以達到協同治療的效果。 抗菌治療： 重點討論納米等離子激元材料在對抗耐藥菌方麵的應用。我們將解釋其通過光熱效應或産生活性氧來殺滅細菌的機製，以及其作為新型抗菌策略的優勢。 基因治療與免疫治療的增強： 探索納米等離子激元材料在增強基因遞送和免疫治療中的潛在作用。例如，利用其光熱效應輔助基因轉染，或激活免疫細胞進行抗腫瘤治療。 第四部分：納米等離子激元材料在生物傳感與診斷中的前沿進展 生物傳感與診斷是納米等離子激元材料應用的另一個重要領域。本部分將聚焦於如何利用其對周圍環境高度敏感的特性，開發高靈敏度、高特異性的生物傳感器。 錶麵等離子體共振（SPR）傳感器： 詳細介紹基於SPR原理的生物傳感器，以及納米等離子激元材料如何通過增強SPR信號，實現對生物分子（如蛋白質、核酸、抗原抗體）的低濃度檢測。我們將討論不同SPR傳感平颱的構建和優化。 LSPR傳感器： 重點介紹LSPR傳感器的設計和應用。我們將解釋LSPR峰位對周圍介質摺射率變化的敏感性，以及如何利用這一特性實現對生物分子結閤事件的實時、無標記檢測。本書將討論LSPR傳感器在疾病診斷、食品安全檢測、環境監測等領域的應用。 納米等離子激元增強的熒光/比色傳感器： 探討如何利用納米等離子激元材料增強熒光或比色信號，以開發更靈敏的生物傳感器。我們將討論如何設計探針係統，實現對特定生物標誌物的可視化檢測。 微流控與納米等離子激元集成： 介紹將納米等離子激元傳感器與微流控技術相結閤，構建高通量、自動化、低成本的生物檢測平颱。 體內生物傳感： 探討利用可植入式或可注射的納米等離子激元傳感器進行體內生理參數監測或疾病早期預警的潛力。 第五部分：挑戰、機遇與未來展望 在全麵探討瞭納米等離子激元材料在生物醫學領域的各項應用後，本部分將迴歸到更宏觀的視角，審視當前麵臨的挑戰、蘊含的機遇以及對未來發展的展望。 生物相容性與安全性： 深入討論納米等離子激元材料在生物體內的生物相容性、生物降解性以及潛在的毒性問題。我們將審視相關的研究進展，並提齣提高其安全性的策略。 體內穩定性與靶嚮性： 分析納米等離子激元材料在體內循環中的穩定性，以及如何實現對特定細胞、組織或器官的有效靶嚮。 規模化製備與成本效益： 探討如何實現高品質、低成本的納米等離子激元材料的規模化生産，以促進其臨床轉化。 標準化與質量控製： 討論建立完善的納米材料錶徵、質量控製和標準化體係的重要性。 多學科交叉與閤作： 強調納米等離子激元材料研究需要物理學、化學、材料科學、生物學、醫學等多個學科的緊密閤作。 臨床轉化： 探討將實驗室研究成果轉化為臨床應用的路徑，包括臨床試驗、法規審批等環節。 新興應用領域： 展望納米等離子激元材料在再生醫學、精準醫療、個性化治療等新興領域的潛在應用。 本書集結瞭該領域最新的研究成果和深刻的見解，旨在成為納米等離子激元材料及其生物醫學應用領域的研究者、學生以及對該領域感興趣的科學工作者的必備參考。我們希望通過本書的齣版，能夠進一步推動納米等離子激元科學的發展，並最終為人類健康帶來深遠的福祉。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書，仿佛是一次與未來醫療科技的親密對話。作者以其深厚的專業功底，為我揭示瞭納米等離子激元材料在生物醫學領域的廣闊前景。最令我印象深刻的是，書中對納米材料在疾病治療中的精準性和靶嚮性的強調。例如，利用納米金顆粒作為載體，將化療藥物精準遞送到腫瘤部位，從而最大限度地減少藥物對全身的毒副作用，這種“特種兵式”的治療方式，簡直令人驚嘆。同時，書中對納米等離子激元材料在生物成像技術上的突破也進行瞭詳細介紹，如利用其增強熒光信號，實現更清晰、更具對比度的生物成像，這對於早期發現疾病、精準評估療效至關重要。我還對書中關於納米材料在體內診斷、甚至是在基因治療等方麵的探索性應用感到非常新奇。作者並沒有止步於已有的成就，而是積極展望瞭這些材料在未來可能扮演的角色，這讓我對科技的發展充滿瞭期待。整本書的敘述方式非常流暢，即使是相對復雜的概念，也能被作者娓娓道來，讓我讀起來既增長瞭知識，也充滿瞭樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來瞭極其深刻的啓示，讓我對納米材料的認知得到瞭顛覆。作者對於納米等離子激元材料的講解，與其說是介紹，不如說是引領讀者進行一場思維的探險。我尤其欣賞書中對於材料光學性質與生物功能的精妙結閤的闡釋。那些關於錶麵等離激元共振（SPR）的描述，雖然涉及復雜的物理概念，但通過豐富的圖示和類比，變得異常生動。更讓我感到震撼的是，這些理論上的奇妙現象，在生物醫學中的應用是如此具體且具有革命性。書中對納米金顆粒在生物傳感器的應用進行瞭詳盡的描述，其能夠實現對微量生物標誌物的超靈敏檢測，這對於疾病的早期診斷和監測無疑是巨大的福音。另外，關於納米等離子激元材料在生物成像方麵的潛力，例如熒光增強和多模態成像，也給我留下瞭深刻印象。作者並沒有迴避技術上的挑戰，反而積極探討瞭如何剋服材料的生物相容性、穩定性和靶嚮性等問題，這使得整本書更加接地氣，也更具啓發性。我讀完之後，感覺自己仿佛站在瞭科技的前沿，窺見瞭未來醫療的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這部作品帶給我的感受，如同品味一杯陳年佳釀，初入口時或許有些許復雜的滋味，但細細品味，便能體會到其醇厚與深邃。作者對於納米等離子激元材料的研究，不僅僅是技術的羅列，更是一種對生命奧秘的探索。書中關於納米粒子與生物大分子之間相互作用的討論，非常細膩，讓我看到瞭材料科學與生命科學之間那條看不見的橋梁。我尤其被書中介紹的“光熱治療”和“光動力療法”的細節所吸引。作者用生動的語言，描繪瞭納米材料如何在微觀世界中被激活，如何精準地“攻擊”病竈，而對健康組織的損傷卻微乎其微。這種“以柔剋剛”的治療理念，讓我感受到瞭科學的智慧。此外，書中對納米等離子激元材料在生物醫學影像中的應用，如SERS（錶麵增強拉曼光譜）和SPR成像，也進行瞭深入的闡述，這些技術能夠為診斷提供前所未有的分辨率和靈敏度，無疑將是未來醫學發展的重要推動力。整本書結構嚴謹，邏輯清晰，即便有些章節涉及較深的理論，作者也能夠通過恰當的解釋，引導讀者理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的，遠不止於知識的增長，更是一種對生命科學和材料科學交叉領域的全新認識。作者對納米等離子激元材料的闡述，既有理論的深度，又不乏應用的廣度。我特彆欣賞書中對於納米材料在生物醫學傳感器方麵的細緻講解，例如如何利用其獨特的光學性質，構建高靈敏度的生物化學傳感器，能夠實時監測體內的各種生理指標，這對於個性化醫療和健康管理具有劃時代的意義。書中還對納米等離子激元材料在生物組織工程和再生醫學中的應用進行瞭探討，比如如何利用其促進細胞生長和組織再生，這為修復受損的器官和組織提供瞭新的思路。最令我感到振奮的是，作者對於納米等離子激元材料在腫瘤治療中的多重協同效應進行瞭深入分析，包括其在光熱治療、光動力治療以及與免疫療法的結閤等方麵的優勢，這預示著未來腫瘤治療將更加高效和個性化。整本書的論述邏輯嚴謹，語言生動，將前沿的科學技術呈現得淋灕盡緻，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我大開眼界！納米等離子激元材料，光聽名字就覺得很高深，但作者卻用一種非常易於理解的方式，層層深入地剖析瞭它的原理和各種可能性。最讓我著迷的是，作者不僅僅停留在理論層麵，而是花瞭大量的篇幅去介紹這些神奇的材料如何在生物醫學領域大顯身手。比如，書中詳細闡述瞭它們如何被用來精準靶嚮癌細胞，通過局部加熱實現無創治療，這簡直是科幻小說裏的情節，竟然真的能夠實現！還有在醫學影像方麵，納米等離子激元材料能夠顯著提高成像的清晰度和對比度，讓醫生能夠更早、更準確地發現病竈。書裏還提到瞭它們在藥物遞送係統中的應用，能夠按需釋放藥物，最大程度地減少副作用，提高治療效果。我尤其對其中關於“光動力療法”的介紹印象深刻，利用光激發材料産生活性氧，從而殺死病原體或癌細胞，這種“藉力打力”的治療思路，真是太巧妙瞭。整本書的邏輯非常清晰，從基礎概念到具體應用，再到未來的發展趨勢，都有詳實的論述。即使我不是這個領域的專業人士，也能跟著作者的思路，一步步理解這些前沿科技的魅力。