Electrochemistry of Nucleic Acids and Proteins, Volume 1 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science

作者:E. Palecek

出品人:

页数:808

译者:

出版时间:2006-2-3

价格:USD 470.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444521507

丛书系列:

图书标签:

• Electrochemistry
• Nucleic Acids
• Proteins
• Biochemistry
• Biophysics
• Electrode
• Biosensors
• DNA
• RNA
• Protein Electrochemistry

电化学与生物大分子相互作用的深度探索：从基础原理到前沿应用 图书名称： Electrochemical Interfaces: A Comprehensive Review of Surface Phenomena and Biosensor Development (暂定书名) 内容简介： 本书旨在全面、深入地探讨电化学界面科学的广阔领域，特别侧重于电化学方法在理解和利用生物分子与固体表面相互作用方面的应用。本书结构清晰，内容涵盖了从基础电化学理论到尖端生物传感器设计与实现的多个维度，为材料科学家、生物物理学家、分析化学家以及生物工程领域的研究人员提供了一本权威的参考读物。 --- 第一部分：电化学界面基础与理论模型 本部分为全书的理论基石，详细阐述了电极/溶液界面结构、双电层理论以及电荷转移动力学在非传统介质中的表现。 第一章：电极界面的热力学与结构 本章首先回顾了电化学研究的核心——电极/溶液界面。重点讨论了零电荷面（PZC）的概念及其对界面结构的决定性影响。内容深入探讨了经典德拜-休克尔（Debye-Hückel）模型在复杂溶液体系中的局限性，并引入了如Gouy-Chapman-Stern模型等更适用于高浓度电解质和特定生物缓冲液环境的修正理论。 电荷分布与双电层结构： 详细分析了离子吸附、溶剂化作用对界面电势分布的影响。引入了“密层”与“扩散层”的物理图像，并利用X射线吸收谱（XAS）和非线性光学（NLO）技术对界面结构进行原位表征的最新进展。 表面敏感性技术： 介绍了表面等离子体共振（SPR）、椭偏仪（Ellipsometry）以及表面增强拉曼散射（SERS）等技术如何辅助电化学研究，用于确定吸附层厚度、分子取向和界面电子态密度。 第二章：电荷转移动力学与界面反应机制 电荷转移速率是决定电化学过程效率的关键参数。本章深入剖析了不同类型电化学反应的动力学控制因素。 法拉第过程与电子隧穿： 考察了在固体电极上进行电子得失的量子力学基础，特别是对于尺寸受限或高阻抗层覆盖下的电子转移（ET）速率常数（$k^0$）的计算方法，包括Marcus理论及其在非水溶剂和生物分子溶液中的修正应用。 扩散控制与迁移效应： 详述了牛顿-拉普拉斯定律在电化学池中的应用，并重点讨论了在微流控或高粘度体系中，反应物运输如何从单纯的扩散控制转变为受界面粘附或迁移主导的复杂模式。 扫描探针电化学（SPCE）： 阐述了利用原子力显微镜（AFM）或扫描隧道显微镜（STM）探针实现纳米级空间分辨率的电化学测量方法，揭示了异质表面上微区电化学活性的不均匀性。 --- 第二部分：生物分子与电极的相互作用：从吸附到传感 本部分聚焦于生物分子——包括但不限于多肽、脂质膜、以及细胞膜组分——如何在电化学界面上表现出独特的物理化学行为，并如何利用这些行为构建高性能的电化学生物传感器。 第三章：生物大分子在电极表面的吸附行为 生物分子与电极的物理化学相互作用是传感器性能的决定性因素。本章系统梳理了影响吸附的驱动力。 分子间力和表面能： 分析了范德华力、静电力、疏水作用和氢键在诱导生物分子（如蛋白质和多肽链）在不同材料（金、碳、氧化物）表面形成单分子层或多层膜时的相对贡献。 分子定向吸附： 探讨了如何通过表面修饰（如自组装单分子层，SAMs）来引导生物分子以特定的功能位点朝向电解质，例如利用配体锚定实现酶活性中心的暴露。 电化学诱导的构象变化： 利用循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）监测蛋白质在电势变化下发生的不可逆或可逆的二级/三级结构变化，这对于理解界面失活机制至关重要。 第四章：电化学生物传感器的构建与优化 本章是本书的实践核心，详细介绍了当前主流的电化学生物传感器的设计原理、制造工艺和性能评估指标。 酶促反应型传感器： 深入探讨了固定化酶电极的设计，重点分析了电子传递介体（如铁氰化物、氧化还原酶辅因子）在桥接酶活性中心与电极之间的效率。内容涵盖了葡萄糖氧化酶（GOD）和乳酸氧化酶（LOx）等经典系统的最新改进，特别是利用纳米材料提高催化周转数（TON）的策略。 抗体/核酸适配体传感： 阐述了基于抗原-抗体特异性识别的电化学免疫传感器。重点讨论了如何利用电化学阻抗谱（EIS）来监测生物识别事件引起的界面电荷转移阻力变化，以及如何利用量子点或纳米金增强信号的策略。 电化学界面修饰材料： 详尽分析了应用于生物传感器的先进材料，包括： 碳纳米管（CNTs）和石墨烯（Graphene）： 及其在提高表面积和电子传导性方面的优势。 金属氧化物纳米颗粒（如$ ext{TiO}_2$, $ ext{SnO}_2$）： 在催化和电荷捕获方面的应用。 导电聚合物： 如聚吡咯（PPy）和聚苯胺（PANI）在构建响应快速、可重用传感膜中的作用。 --- 第三部分：高级应用与新兴技术 本部分将视野拓宽至电化学方法在复杂体系分析、活体监测以及新型界面工程中的应用。 第五章：电化学分析在复杂生物环境中的挑战 生物样品（如血液、细胞培养基）的复杂性常常导致传感器信号的漂移和非特异性吸附。本章着重于克服这些障碍的技术。 选择性膜的设计： 讨论了如何利用离子选择性聚合物或分子印迹聚合物（MIPs）来构建“抗干扰”的传感器表面，有效隔离背景物质的电化学干扰。 微流控集成与快速检测： 阐述了将电化学检测池与微流控芯片（Lab-on-a-Chip）相结合的技术，实现了样品预处理、分离和电化学分析的一体化，极大地缩短了检测时间，适用于床旁诊断（POCT）。 第六章：生物电化学的未来展望 本章展望了电化学界面科学未来可能突破的方向，特别是与新一代生物技术（如合成生物学和神经科学）的交叉领域。 细胞-电极接口的调控： 研究活细胞对电化学刺激的响应，以及如何利用电化学方法实现对细胞信号通路（如钙离子信号）的非侵入性监测。 自修复与可穿戴传感器： 探讨了开发具有自修复能力的电化学材料，以延长可穿戴生物传感器的使用寿命，并讨论了柔性电子技术在实现高精度、连续生理监测中的潜力。 --- 本书特色： 本书的独特之处在于，它不仅停留在描述现象，更深入到界面层面的量子化学计算和分子动力学模拟，以期解释为什么某种生物分子会以特定的方式与电极表面结合，以及如何通过精确的界面工程来优化电荷传输路径。书中包含了大量的实验数据案例和定量分析模型，确保读者能够将理论知识直接应用于实际的实验设计和数据解读中。本书面向对电化学与生物学交叉领域有浓厚兴趣的高级本科生、研究生及专业研究人员。

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