電分析化學與生物傳感技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:科學齣版社

作者:鞠熀先

出品人:

頁數:590

译者:

出版時間:2006-4

價格:60.00元

裝幀:

isbn號碼:9787030169129

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學
• 分析化學
• 電化學
• 分析化學
• 生物傳感器
• 電分析化學
• 傳感器
• 生物技術
• 化學傳感器
• 電極
• 分析方法
• 生命科學

《電分析化學與生物傳感技術》是一本深入探討電化學分析方法在生命科學領域應用的書籍。本書旨在為讀者提供一個全麵而係統的知識框架，理解電分析化學的基本原理，掌握其在生物分子檢測、疾病診斷、環境保護以及藥物研發等關鍵領域的創新應用。 第一章：電分析化學基礎 本章將從電化學的基石齣發，係統梳理電分析化學的核心概念。我們將首先迴顧電化學的基本定律，包括法拉第電解定律，並深入探討電極反應的機理，如氧化還原反應的電子轉移過程。隨後，章節將聚焦於電化學的測量技術，詳細介紹不同類型的電化學電池，如原電池和電解電池，以及它們在分析中的作用。 在電極界麵現象方麵，我們將深入剖析雙電層結構，理解其對電極反應速率和分析信號的影響。電荷傳遞、質量傳遞等過程也將被詳細闡述，為理解後續的分析技術打下堅實基礎。 本章還將詳細介紹各種電化學測量方法，包括： 電位法 (Potentiometry): 介紹能斯特方程及其應用，離子選擇性電極（ISEs）的設計原理、性能評價和常見應用，如pH測量、離子濃度測定等。 伏安法 (Voltammetry): 詳細闡述循環伏安法（CV）、綫性掃描伏安法（LSV）、方波伏安法（SWV）、差分脈衝伏安法（DPV）等不同伏安技術的基本原理、實驗操作以及它們在定性、定量分析中的優勢。 安培法 (Amperometry): 講解恒電位安培法，包括電解池的構建、電流-電壓麯綫的解讀，以及其在酶傳感器和電化學發光傳感器中的應用。 電導法 (Conductometry): 介紹電導率與離子濃度的關係，以及其在溶液成分分析和水質監測中的應用。 阻抗譜法 (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS): 深入探討EIS的原理，包括阻抗的頻率依賴性、等效電路模型，以及其在界麵研究、腐蝕監測和電池性能評估中的價值。 此外，本章還將探討電極材料的選擇和製備，包括金屬電極、碳基電極（如玻碳電極、碳納米管）、修飾電極等，以及它們對分析性能的影響。電極錶麵的修飾技術，如聚閤物膜、納米材料沉積、自組裝單分子層（SAMs）等，也將被重點介紹，強調它們在提高選擇性、靈敏度和穩定性方麵的作用。 第二章：生物傳感技術原理與構建 本章將聚焦於生物傳感技術的構建要素和工作原理。生物傳感器是將生物識彆元件與信號轉換器相結閤的裝置，能夠對特定分析物進行高選擇性和高靈敏度的檢測。 2.1 生物識彆元件 (Biorecognition Elements) 我們將詳細介紹各種常用的生物識彆元件，並探討它們的特性與選擇依據： 酶 (Enzymes): 闡述酶催化反應的特點，如高度特異性、高效性。介紹固定化酶的技術，如包埋法、共價鍵閤法、吸附法，以及固定化對酶活性的影響。我們將重點討論一些關鍵酶在生物傳感器中的應用，例如葡萄糖氧化酶（GOx）用於葡萄糖檢測、乙醇脫氫酶（ADH）用於乙醇檢測等。 抗體 (Antibodies): 介紹抗體-抗原相互作用的高度特異性。討論單剋隆抗體和多剋隆抗體的區彆，以及在生物傳感器設計中的應用。我們將介紹免疫傳感器的基本構建，以及標記技術（如酶標記、熒光標記）在信號放大中的作用。 核酸 (Nucleic Acids): 講解DNA和RNA的特異性雜交原理。介紹DNA適配體（Aptamers）作為新型核酸識彆元件的優勢，如製備容易、穩定性高、可重復閤成等，以及它們在小分子、蛋白質和細胞檢測中的應用。 細胞和微生物 (Cells and Microorganisms): 介紹使用活細胞或微生物作為識彆元件的原理，如利用細胞代謝産物的變化或細胞對特定物質的響應。 受體 (Receptors): 介紹生物體內的特異性受體，如激素受體、神經遞質受體，以及如何將其用於特異性檢測。 2.2 信號轉換器 (Transducers) 本章將重點關注如何將生物識彆事件轉化為可測量的物理或化學信號，特彆是電化學信號轉換器： 電化學轉換器: 這是本書的核心內容之一。我們將詳細介紹不同類型的電化學轉換器，包括： 安培型傳感器 (Amperometric Sensors): 重點分析酶傳感器中，酶促反應産生的電活性物質（如H₂O₂、O₂、NADH）的氧化還原電流信號。討論如何優化電極材料、工作電位以及固定化技術以提高靈敏度和選擇性。 伏安型傳感器 (Voltammetric Sensors): 講解如何利用伏安技術檢測生物分子在電極錶麵的氧化還原信號，以及其在檢測DNA、蛋白質等大分子中的應用。 電位型傳感器 (Potentiometric Sensors): 介紹基於電位變化的生物傳感器，如pH傳感器、離子傳感器，以及集成生物識彆元件後的應用。 電導型傳感器 (Conductometric Sensors): 討論基於溶液電導率變化的生物傳感器，例如檢測酶促反應消耗或産生的離子。 電化學阻抗傳感器 (Electrochemical Impedance Sensors): 介紹如何利用EIS檢測生物分子與電極錶麵相互作用引起的界麵阻抗變化，例如檢測DNA雜交、抗體-抗原結閤。 其他轉換器 (簡述): 為瞭提供更全麵的視角，本章也會簡要介紹其他類型的生物傳感器轉換器，包括光學傳感器（如熒光、比色）、壓電傳感器、熱傳感器等，並對比它們與電化學傳感器的優勢和劣勢。 2.3 生物傳感器構建策略 本章還將深入探討構建高性能生物傳感器的關鍵策略： 固定化技術: 詳細討論各種生物識彆元件的固定化方法，包括物理吸附、共價鍵閤、交聯、包埋等，以及它們對生物活性、穩定性和響應時間的影響。 信號放大策略: 介紹提高傳感器靈敏度的各種信號放大技術，例如使用納米材料（如納米粒子、納米綫）作為催化劑或信號載體，利用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）的原理，或者采用多步反應放大信號。 電極材料與錶麵修飾: 再次強調電極材料的選擇和錶麵功能化的重要性，包括導電性、比錶麵積、生物相容性等。詳細介紹納米材料（如金納米粒子、碳納米管、石墨烯）和導電聚閤物在修飾電極中的應用，以及它們如何影響電極的電子轉移效率和信號響應。 微流控與集成化: 介紹微流控技術在生物傳感器中的應用，如何實現樣品的小體積處理、多點檢測和快速響應。探討生物傳感器與微電子技術、微機械技術的集成化趨勢，以實現便攜式、多功能的檢測平颱。 第三章：電分析化學在生物傳感中的應用 本章將通過具體的應用案例，展示電分析化學在生物傳感領域強大的實力和無限的潛力。 3.1 醫療診斷與健康監測 血糖監測: 詳細闡述基於葡萄糖氧化酶的電化學葡萄糖傳感器，包括其工作原理、電極設計、性能優化以及在連續血糖監測（CGM）係統中的應用。 疾病標誌物檢測: 介紹如何利用電化學免疫傳感器檢測腫瘤標誌物（如CEA、AFP）、心血管標誌物（如肌鈣蛋白）、炎癥標誌物（如C反應蛋白）等，以及電化學方法在提高檢測靈敏度和速度方麵的優勢。 病原體檢測: 探討利用核酸探針（DNA/RNA）或抗體固定化的電化學傳感器檢測細菌、病毒等病原體的策略，以及其在食品安全和傳染病預警中的作用。 基因診斷: 介紹基於DNA雜交的電化學基因傳感器，用於檢測特定的基因突變、基因分型，以及在遺傳性疾病診斷和個性化醫療中的應用。 藥物檢測與藥物代謝研究: 探討電化學方法在藥物濃度監測、藥物代謝産物分析以及藥物體內動力學研究中的應用。 3.2 環境監測與食品安全 汙染物檢測: 介紹電化學傳感器在水體、土壤中重金屬離子（如Pb²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺）、農藥殘留、有機汙染物等檢測中的應用。 食品安全檢測: 探討電化學傳感器在檢測食品中的非法添加劑、微生物毒素、過敏原等方麵的應用。 水質監測: 介紹基於電化學原理的水質參數（如pH、溶解氧、氨氮）的實時監測係統。 3.3 生物技術與藥物研發 酶活性分析: 介紹如何利用電化學方法實時監測酶的催化活性，為酶工程和生物催化研究提供工具。 受體-配體相互作用研究: 探討電化學傳感器在研究蛋白質-蛋白質相互作用、抗原-抗體結閤動力學等方麵的應用。 細胞信號轉導研究: 介紹利用電化學方法監測細胞內關鍵物質（如NO, H₂O₂）的動態變化，研究細胞信號通路。 高通量篩選: 探討電化學微陣列技術在藥物篩選、化閤物庫評價等方麵的應用，實現高效、快速的分析。 3.4 其他新興應用 可穿戴式與植入式生物傳感器: 介紹未來發展趨勢，將生物傳感器集成到可穿戴設備和植入式係統中，實現連續、無創或微創的健康監測。 體外診斷 (IVD) 平颱: 探討電化學生物傳感器在開發低成本、便攜式體外診斷設備中的潛力，推動基層醫療和遠程醫療的發展。 生物電子學: 簡要介紹生物傳感器與電子器件的接口技術，以及在生物電子學領域的潛在應用。 第四章：電分析化學與生物傳感技術的未來展望 本章將對電分析化學與生物傳感技術未來的發展方嚮進行展望，重點關注技術創新、應用拓展和麵臨的挑戰。 高性能化: 討論如何通過新型納米材料、智能材料的設計，以及先進的電極製備技術，進一步提高傳感器的靈敏度、選擇性、穩定性和響應速度。 多功能化與集成化: 展望開發能夠同時檢測多種分析物的多通道傳感器，以及將生物傳感器與微流控、信息技術、人工智能等進行深度集成，構建智能化的分析平颱。 微型化與便攜化: 探討開發微型化、低功耗的便攜式生物傳感器，使其能夠廣泛應用於現場檢測、個人健康管理等領域。 智能化與自動化: 預測未來生物傳感器將具備更強的智能化處理能力，能夠自動完成樣品預處理、信號分析、數據解讀，甚至自主決策。 綠色與可持續發展: 關注開發環境友好型的傳感器材料和製備方法，以及降低能源消耗和廢棄物産生。 生物相容性與體內應用: 討論如何進一步提高傳感器的生物相容性，使其能夠安全地應用於體內檢測和長期監測。 標準化與商業化: 探討如何推動電分析化學生物傳感技術的標準化進程，加速其從實驗室研究走嚮市場應用。 倫理與社會影響: 簡要提及在應用過程中可能齣現的倫理問題和數據隱私等社會影響。 本書的編寫力求理論與實踐相結閤，既有嚴謹的科學原理闡述，也有豐富的前沿研究進展和應用實例分析。通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解電分析化學作為一種強大而靈活的分析工具，在構建高效、靈敏、特異的生物傳感器方麵發揮的核心作用，並能夠把握該領域未來的發展脈絡。

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初讀這本書的目錄時，我就被其內容的廣度和深度所震撼。它仿佛構建瞭一個宏大而精密的知識體係，從基礎的理論基石，到前沿的研究方嚮，層層遞進，邏輯嚴密。章節之間的過渡處理得非常自然流暢，不會有那種生硬的跳躍感，就好像一位經驗豐富的導師，耐心地引導著學習者一步步深入晦澀的領域。特彆是其中對於某些經典實驗方法的原理闡述，不僅詳盡地迴顧瞭其發展曆程，更深入剖析瞭其背後的物理化學基礎，這種溯源性的講解方式，極大地幫助我建立起紮實的理論框架。這種編排方式，對於初學者來說是絕佳的入門嚮導，而對於資深研究者而言，則是一次絕佳的係統梳理與查漏補缺的機會，可見作者在受眾定位上的深思熟慮。

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這本書的案例分析部分，簡直是為實戰派讀者量身打造的寶庫。它沒有停留在空泛的理論陳述，而是精選瞭多個具有代錶性的實際應用場景進行深入剖析。每一個案例都包含瞭詳細的實驗設計思路、關鍵參數的選擇依據，乃至於常見問題的排查指南。我特彆留意瞭其中關於新型電化學傳感器構建的章節，作者詳盡地展示瞭從材料選擇到器件優化的全過程，每一步的決策邏輯都交代得清清楚楚，邏輯鏈條完整到令人信服。這對於我目前正在進行的一個項目來說，提供瞭極其寶貴的參考價值，它不僅僅是一本“教你做什麼”的書，更是“教你如何像科學傢一樣思考和決策”的指南手冊。

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這本書的語言風格非常獨特，它成功地在保持高度學術嚴謹性的同時，避免瞭傳統教材那種令人望而生畏的晦澀難懂。作者似乎擁有將復雜概念“翻譯”成易於理解的白話文的魔力，大量的比喻和生活化的實例被巧妙地穿插在專業的術語解釋之中。比如，在講解某種復雜的電化學反應動力學時，作者並沒有陷入無休止的公式推導，而是用一個類比，一下子點亮瞭睏擾我已久的思維盲點。這種“潤物細無聲”的教學藝術，讓學習過程充滿瞭探索的樂趣而非枯燥的記憶。它真正體現瞭“授人以漁”的教育精髓，教會我們如何思考問題，而不是簡單地提供標準答案。

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我必須強調一下這本書的參考文獻和拓展閱讀部分的詳盡程度。在一個快速迭代的科技領域，一本優秀的學術著作必須能將讀者導嚮最新的前沿信息。這本書的注釋係統做得非常專業，引用的文獻不僅數量龐大，而且時效性極強，很多都是近幾年發錶在高影響力期刊上的成果。更難能可貴的是，它為每一章末尾都附上瞭“進階探索建議”，清晰地指明瞭當前研究的熱點和未來可能的研究方嚮。這使得這本書的價值遠遠超齣瞭其作為一本教材的範疇，它儼然成瞭一張通往該領域最尖端研究的“導航地圖”，激勵著讀者不斷挑戰知識的邊界，保持學習的熱情和對未知的敬畏之心。

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這本書的裝幀設計實在讓人眼前一亮，封麵那簡潔的黑白灰配色，透露齣一種沉穩而專業的學術氣息，讓人忍不住想翻開它，探索其中深邃的知識海洋。內頁的排版也十分考究，字體大小適中，行間距把握得恰到好處，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到明顯的疲勞。紙張的質感上乘，觸摸起來有一種溫潤的觸感，顯示齣齣版方在細節上的精益求精。尤其值得稱贊的是，書中的圖錶和插圖部分，綫條清晰，色彩運用得當，很多復雜的儀器結構和實驗流程圖，通過這些精美的視覺呈現，變得異常直觀易懂。我個人對這種注重用戶體驗的學術書籍設計非常欣賞，因為它極大地提升瞭閱讀的愉悅感和學習的效率，讓人感覺捧著的不僅僅是一本教科書，更像是一件精心打磨的藝術品。

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