书名：生物传感前沿与应用
定价：389.0
ISBN：9787030827760
作者：（美）李长明
版次：1
出版时间：2026-03

内容提要：

生物传感技术因高灵敏度、实时性和多场景适应性，已成为生物医学、公共卫生、食品安全、环境监测等领域必不可少的创新驱动元素。本书围绕生物传感技术及其应用展开，系统阐述生物传感技术的共性基本原理及其构建策略，详细讨论基于表面等离子体共振等原理、以及仿生酶、适配体、DNA和miRNA的新型生物传感技术，综述生物传感技术在分子检测、单细胞分析、器官芯片、药物筛选、可穿戴健康监测等领域的…新应用，并重点介绍生物传感技术与大数据、人工智能相结合助力疾病诊断和远程医疗的广阔前景。

目录：
目录
第1章 绪论 1
1.1 生物传感技术发展与现状 1
1.1.1 从“望、闻、问、切”到现代生物医学分析 1
1.1.2 生物传感器的发展现状 3
1.1.3 从多维度大数据到人工智能诊断 4
1.2 生物传感能量转换原理 5
1.2.1 化学能/电能转换 6
1.2.2 光能/电能转换 11
1.2.3 生物能/电能转换 12
1.2.4 电能/化学能/光能转换（光化学） 13
1.2.5 机械能/电能转换 15
1.3 生物传感信号 16
1.3.1 物理信号 16
1.3.2 化学信号 17
1.3.3 生物信号 18
1.4 传感信号的静态特性 18
1.4.1 线性特性 18
1.4.2 非线性特性 19
1.4.3 静态特性的指标 19
1.5 传感信号的动态特性 20
1.5.1 动态特性的数学模型 20
1.5.2 传感器的频率响应 20
1.5.3 传感器的瞬态响应 20
1.6 生物传感信号的放大技术 21
1.7 生物传感器的常见干扰因素 23
1.7.1 传感器的噪声 23
1.7.2 传感器测量误差 23
1.8 标准…线与误差分析 24
1.9 本章小结 25
参考文献 25
第2章 传感生物-非生物界面调控与构筑 30
2.1 生物-非生物界面的定义及构筑 30
2.1.1 生物-非生物界面的定义 30
2.1.2 生物-非生物界面的构筑策略 31
2.1.3 生物-非生物界面的调控 34
2.2 生物分子-材料界面构筑及其应用 35
2.2.1 多巴胺-材料界面构筑及其应用 36
2.2.2 血红素-材料界面构筑及其应用 41
2.3 酶-材料界面构筑及其应用 42
2.3.1 酶-材料界面电子转移 43
2.3.2 酶的定向固定及酶-材料界面构建 44
2.4 核酸-材料界面构筑及其应用 46
2.4.1 核酸-材料界面构筑 46
2.4.2 核酸功能化的纳米材料在生化传感中的应用 47
2.4.3 核酸功能化的纳米材料在癌症治疗中的应用 48
2.5 微生物-材料界面构筑及应用 49
2.5.1 微生物-无机物界面 50
2.5.2 微生物-有机物界面 51
2.5.3 表面性质与胞外电子传递 52
2.6 细胞-材料界面构筑及其应用 53
2.6.1 细胞-材料界面构筑 54
2.6.2 细胞-材料界面黏附浸润调控 56
2.6.3 细胞-材料界面的生物传感应用 56
2.7 手性响应智能生物界面的构筑及应用 57
2.7.1 生物体外响应的手性生物界面材料的构筑及应用 57
2.7.2 生物体内响应的手性生物界面材料的构筑及应用 61
2.8 本章小结 63
参考文献 64
第3章 仿生酶设计与传感应用 68
3.1 仿生酶概述 68
3.1.1 仿生酶活性种类 68
3.1.2 仿生酶分类 68
3.2 仿生酶设计原理 71
3.2.1 仿天然酶设计 71
3.2.2 理论指导设计 72
3.2.3 单原子纳米酶设计 73
3.3 仿生酶制备方法 74
3.3.1 无机仿生酶制备方法 74
3.3.2 有机仿生酶制备方法 75
3.3.3 单原子纳米酶制备方法 77
3.4 仿生酶表征策略及结构解析 79
3.4.1 光谱表征法 80
3.4.2 电子显微镜法 81
3.5 仿生酶在生物传感领域中的应用 82
3.5.1 无机仿生酶在生物传感领域中的应用 82
3.5.2 有机仿生酶在生物传感领域中的应用 84
3.5.3 单原子纳米酶在生物传感领域中的应用 85
3.6 仿生酶在生物传感领域中的应用挑战及展望 91
参考文献 91
第4章 即时检验技术及其应用 97
4.1 POCT的概念及特点 97
4.1.1 POCT的概念 97
4.1.2 POCT的特点 98
4.2 POCT的主要技术及检测原理 98
4.2.1 干化学法 99
4.2.2 免疫层析技术 100
4.2.3 生物传感器 105
4.2.4 生物芯片 107
4.3 POCT信号放大技术 109
4.3.1 胶体金催化金属沉积 109
4.3.2 酶催化信号放大 110
4.3.3 纳米载体介导信号放大 111
4.3.4 纳米酶催化信号放大 111
4.4 POCT的生物医学应用 111
4.4.1 急诊及危重症医学 111
4.4.2 偏远或基层医疗机构中的应用 113
4.4.3 慢性病的检测及健康管理 113
4.4.4 疫情防控中的应用 114
4.5 本章小结 115
参考文献 116
第5章 适配体基生物传感技术 120
5.1 适配体的偶联方法 121
5.1.1 吸附偶联法 121
5.1.2 共价结合法 121
5.2 适配体生物传感技术 122
5.2.1 适配体电化学生物传感技术 122
5.2.2 适配体电化学发光生物传感技术 129
5.2.3 表面增强拉曼适配体生物传感技术 134
5.2.4 适配体比色生物传感技术 136
5.2.5 适配体荧光生物传感技术 139
5.3 本章小结 142
参考文献 142
第6章 DNA和miRNA基生物传感技术 148
6.1 DNA生物传感技术 148
6.1.1 DNA生物传感技术概述 148
6.1.2 DNA生物传感技术原理 148
6.1.3 DNA生物传感技术分类 148
6.1.4 DNA生物传感技术的应用 157
6.2 miRNA生物传感技术 159
6.2.1 miRNA与疾病的关系 159
6.2.2 miRNA体外检测技术简介 161
6.2.3 miRNA的细胞及体内成像 167
6.3 本章小结 169
参考文献 169
第7章 表面等离激元共振传感技术 174
7.1 SPR光学原理与仪器设计 174
7.1.1 SPR光学原理 174
7.1.2 SPR仪器设计 175
7.2 SPR传感的基本构架、特点和挑战 176
7.2.1 SPR传感的基本构架 176
7.2.2 SPR传感的特点 177
7.2.3 SPR传感的技术挑战 178
7.3 SPR高效传感界面设计策略 179
7.3.1 提高探针固定效率 179
7.3.2 筛选使用高亲和力探针 180
7.3.3 抑制非特异性吸附 180
7.3.4 加速目标物的液相传质 181
7.4 SPR传感信号增敏策略 181
7.4.1 功能化纳米材料信号增敏 182
7.4.2 酶催化沉积 182
7.4.3 表面引发聚合法 183
7.5 面向高效传感的芯片与仪器进展 183
7.5.1 芯片设计 183
7.5.2 新型仪器 184
7.6 SPR联用策略 185
7.6.1 SPR电化学联用技术 186
7.6.2 SPR-荧光/拉曼联用技术 186
7.6.3 SPR与其他技术联用 187
7.7 本章小结 187
参考文献 187
第8章 基于织物的智能传感技术与器件 191
8.1 纤维材料与织物结构 192
8.1.1 纺织用天然纤维材料 192
8.1.2 纺织用化学纤维材料 192
8.1.3 纱线结构和织物结构 193
8.2 基于织物的生物传感器 195
8.2.1 应变传感器 196
8.2.2 压力传感器 199
8.2.3 温度传感器 204
8.2.4 湿度传感器 206
8.2.5 生化传感器 208
8.2.6 光探测器 208
8.3 织物基传感器的制备 212
8.3.1 材料的选择 212
8.3.2 纤维/纱线/织物的修饰方法 213
8.3.3 织物基传感器构建中的纺织工艺 214
8.4 织物基生物传感器的应用 216
8.4.1 人体动作监测 216
8.4.2 人体健康状况监测 218
8.4.3 周围环境监测 220
8.5 本章小结 222
参考文献 223
第9章 全印刷生物传感芯片 227
9.1 生物传感芯片中的印刷技术 227
9.1.1 喷墨打印技术 228
9.1.2 气流喷印技术 234
9.1.3 电流体动力学喷印技术 236
9.1.4 丝网印刷技术 237
9.1.5 凹版印刷技术 240
9.1.6 凸版印刷技术 241
9.1.7 3D打印技术 243
9.2 印刷式生物传感纳米材料的分类 245
9.2.1 金属纳米材料 246
9.2.2 碳基纳米材料 249
9.2.3 无机印刷材料 250
9.2.4 有机印刷材料 251
9.3 全印刷生物传感芯片的分类 252
9.3.1 酶生物传感芯片 253
9.3.2 免疫生物传感芯片 254
9.3.3 DNA生物传感芯片 255
9.3.4 细胞生物传感芯片 255
9.4 本章小结 257
参考文献 257
第10章 可穿戴连续监测传感技术 263
10.1 可穿戴技术背景 263
10.2 连续监测技术的构成原理及组件 265
10.3 模拟前端 266
10.3.1 概述 266
10.3.2 穿戴式装置的生物信息传感模拟前端 267
10.4 监测机理及材料体系 276
10.4.1 复合导电式 276
10.4.2 半导体式 277
10.4.3 超声波式 278
10.4.4 微流体式 279
10.5 医疗健康连续监测中的各种传感器 281
10.5.1 脉搏血氧血压测定 282
10.5.2 心电图 283
10.5.3 皮肤电活动 284
10.5.4 基于阻抗的呼吸测量 285
10.5.5 基于机器学习的情绪及疲劳综合测试 286
10.6 本章小结 287
参考文献 287
第11章 基于磁性生物纳米材料的生物分析技术 289
11.1 引言 289
11.2 磁性生物纳米材料的结构与分类 289
11.2.1 超顺磁性氧化铁纳米材料 289
11.2.2 碳基磁性纳米材料 291
11.2.3 金属有机骨架类磁性纳米材料 292
11.2.4 无机磁性纳米复合材料 293
11.2.5 生物类磁性纳米材料 295
11.3 磁性生物纳米材料的制备技术 296
11.3.1 磁性纳米材料的通用制备方法 296
11.3.2 磁性纳米材料的表面生物功能化 299
11.4 智能磁性生物纳米材料的分析应用 301
11.4.1 循环肿瘤细胞的磁纳米分离检测 301
11.4.2 蛋白质、核酸、细胞外囊泡等生理信号分子的磁纳米检测 304
11.4.3 药物、食品等成分的磁纳米分析测定 308
11.5 本章小结 309
参考文献 309
第12章 用于疾病建模、药物开发和个性化医疗的器官芯片 314
12.1 器官芯片简介 314
12.2 器官芯片的特点和优势 315
12.3 器官芯片检测技术 315
12.3.1 光学检测 315
12.3.2 电化学检测 316
12.3.3 质谱检测 317
12.3.4 生物传感检测 317
12.3.5 单细胞分析检测 317
12.4 单器官芯片 317
12.4.1 脑器官芯片 317
12.4.2 肺器官芯片 320
12.4.3 血管器官芯片 321
12.4.4 心器官芯片 323
12.4.5 皮肤器官芯片 325
12.4.6 肾器官芯片 326
12.4.7 肝器官芯片 328
12.4.8 肠器官芯片 331
12.4.9 骨器官芯片 332
12.4.10 肿瘤器官芯片 335
12.5 多器官芯片系统 336
12.6 器官芯片的应用 338
12.7 本章小结 339
参考文献 340
第13章 大数据智能疾病诊断器 343
13.1 生物信息学大数据挖掘 343
13.1.1 大数据挖掘中的数据获取 343
13.1.2 大数据挖掘中的机器学习和算法 346
13.1.3 大数据挖掘的结果表达形式 348
13.2 智能疾病诊断器的发展 350
13.2.1 实验数据指导的逻辑诊断 350
13.2.2 机器学习指导的准智能诊断 352
13.2.3 分子计算智能诊断 355
13.3 智能疾病诊断器中的交叉技术 356
13.3.1 纳米技术 356
13.3.2 光谱技术 358
13.3.3 热泳技术 358
13.3.4 微流控技术 359
13.4 本章小结 360
参考文献 360
第14章 单细胞/亚细胞传感检测技术与应用 365
14.1 单细胞/亚细胞光学传感检测技术 365
14.1.1 近场扫描光学显微技术 365
14.1.2 纳米尺度光纤传感监测技术 366
14.1.3 表面增强拉曼光谱活性纳米探针技术 367
14.2 单细胞/亚细胞微纳尺度电化学传感技术 367
14.2.1 微纳场效应晶体管单细胞/亚细胞原位表面分析 367
14.2.2 基于纳米电极的单细胞/亚细胞电化学检测 368
14.2.3 用于高分辨率表面分析的扫描离子电导显微镜 370
14.2.4 纳米尺度膜片钳与亚细胞结构分析 370
14.2.5 使用原子力显微镜对单细胞进行纳米级功能分析 371
14.2.6 离子选择电极对单细胞进行电学分析 371
14.2.7 单实体电化学法单细胞分析 371
14.2.8 单细胞/亚细胞电化学传感中的电荷影响问题 372
14.3 单细胞/亚细胞纳米尺度复合联动传感技术 372
14.4 单细胞/亚细胞中的纳米级操作 373
14.5 本章小结 375
参考文献 376
第15章 智能生物传感器件与远程诊断技术 380
15.1 智能生物传感器件 380
15.1.1 智能生物传感器件的基本概念 380
15.1.2 智能生物传感器件技术原理 381
15.1.3 智能生物传感器系统简介 384
15.2 远程诊断技术 389
15.2.1 远程诊断基本概念 389
15.2.2 远程诊断实现技术 393
15.2.3 远程诊断应用 396
15.3 本章小结 400
参考文献 400