本書是一部系統(tǒng)闡述納米孔道電化學(xué)分析方法及應(yīng)用的著作，在綜述納米孔道電化學(xué)發(fā)展歷史、原理和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對生物納米孔道、固態(tài)納米孔道、玻璃納米孔道，介紹了其原理、特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的要點(diǎn)與細(xì)節(jié)，詳細(xì)列出了目前納米孔道電化學(xué)測量儀器的組成及性能指標(biāo)等，講解了納米孔道電化學(xué)信號分析處理方法，總結(jié)了這些方法與技術(shù)在單個(gè)體測量的新進(jìn)展，并列舉了豐富的應(yīng)用實(shí)例。同時(shí)展望了納米孔道電化學(xué)分析領(lǐng)域的前沿和發(fā)展趨勢。
本書匯集了作者團(tuán)隊(duì)多年的研究成果和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)介紹了納米孔道電化學(xué)技術(shù)的原理、發(fā)展及應(yīng)用，兼具前沿性、實(shí)用性和綜合性，可供分析化學(xué)、電化學(xué)、單分子科學(xué)、傳感等領(lǐng)域的研究人員及高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生參考使用，也可用作高等院校分析化學(xué)、儀器分析等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書。
龍億濤，南京大學(xué)生命分析化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、教育部長江學(xué)者。2007年回國在華東理工大學(xué)建立課題組。2019年起任南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，南京大學(xué)分子傳感與成像中心主任。2023年起任安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)副校長。研究方向?yàn)榧{米孔道單分子傳感、光譜電化學(xué)限域測量、電分析儀器裝置研制。共發(fā)表SCI論文300余篇，包括Nat. Nanotechnol., Nat. Chem., JACS.等期刊，總引超過2萬余次，H-index75；獲上海市自然科學(xué)一等獎，中國分析測試協(xié)會科學(xué)技術(shù)特等獎和中國化學(xué)會分析化學(xué)基礎(chǔ)研究梁樹權(quán)獎。主持基金委創(chuàng)新研究群體、重大科研儀器研制專項(xiàng)和863重大項(xiàng)目課題等；負(fù)責(zé)科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“單個(gè)體生命分析化學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”；曾任ACS Sensors創(chuàng)刊副主編，現(xiàn)任Chemical Science、Research、《高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)》副主編。
第1章 納米孔道電化學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用 001
1.1 納米孔道電化學(xué)分析 002 納米孔道電化學(xué)分析 002
1.2 納米孔道的分類 002
1.3 納米孔道電化學(xué)技術(shù)原理 003
1.4 納米孔道電化學(xué)分析的應(yīng)用 006
1.4.1 納米孔道單分子測序 007
1.4.2 納米孔道單分子分析 008
1.4.3 納米孔道限域可控單分子化學(xué) 010
1.4.4 納米孔道單個(gè)體電化學(xué) 011
參考文獻(xiàn) 012
第2章 生物納米孔道檢測系統(tǒng) 017
2.1 磷脂雙分子層 018
2.1.1 磷脂雙分子層的構(gòu)建 020
2.1.2 磷脂雙分子層膜的表征 023
2.2 蛋白質(zhì)生物納米孔道及其組裝 024
2.2.1 蛋白質(zhì)生物納米孔道 024
2.2.2 蛋白質(zhì)生物納米孔道的組裝 026
2.3 納米孔道電化學(xué)實(shí)驗(yàn) 030
2.3.1 電極的制備 030
2.3.2 檢測池的裝配 031
2.3.3 實(shí)驗(yàn)操作步驟 032
2.3.4 孔道內(nèi)的基礎(chǔ)電化學(xué)機(jī)制 039
2.3.5 生物納米孔道單分子實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 042
2.4 生物納米孔道的可控構(gòu)建 045
2.4.1 孔道內(nèi)天然氨基酸的定點(diǎn)突變 045
2.4.2 孔道內(nèi)非天然氨基酸的引入 047
2.4.3 孔道內(nèi)的化學(xué)修飾 050
2.4.4 其他孔道 052
參考文獻(xiàn) 054
第3章 固體納米孔道檢測系統(tǒng) 057
3.1 固體納米孔道 058
3.2 固體納米孔道體系的構(gòu)建 058
3.2.1 電化學(xué)可控刻蝕的固體納米孔道制備平臺的搭建 061
3.2.2 固體納米孔道制備平臺軟件控制系統(tǒng)的開發(fā) 063
3.3 固體納米孔道體系的表征 067
3.3.1 I-V曲線對納米孔道孔徑的表征 067
3.3.2 TEM對納米孔道孔徑的表征 067
3.4 固體納米孔道體系的修飾 068
3.5 固體納米孔道實(shí)驗(yàn) 069
3.5.1 檢測池的裝配 069
3.5.2 固體納米孔道檢測實(shí)例 070
參考文獻(xiàn) 079
第4章 玻璃納米孔道單個(gè)體測量 081
4.1 玻璃納米孔道 082
4.2 玻璃納米孔道的構(gòu)建方法 083
4.3 玻璃納米孔道的表征 087
4.4 功能化玻璃納米孔道及無線納米孔電極的構(gòu)建 089
4.4.1 玻璃納米孔道的功能化 089
4.4.2 新型無線納米孔電極的制備及表征 091
4.5 玻璃納米孔道實(shí)驗(yàn) 097
4.5.1 實(shí)驗(yàn)材料 097
4.5.2 無線納米孔電極的制備 098
4.5.3 離子的高靈敏度檢測 099
4.5.4 淀粉樣蛋白分子聚集過程分析 101
4.5.5 活細(xì)胞的氧化還原代謝檢測 103
4.5.6 單個(gè)納米顆粒檢測 106
參考文獻(xiàn) 108
第5章 納米孔道微電流電化學(xué)測量儀器 111
5.1 儀器組成 113
5.1.1 微電流放大器 113
5.1.2 模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換 117
5.1.3 微控制器及軟件 119
5.2 儀器性能指標(biāo) 120
5.2.1 系統(tǒng)帶寬 120
5.2.2 噪聲及降噪措施 121
5.2.3 儀器校準(zhǔn) 133
5.3 納米孔道檢測儀器的發(fā)展 135
5.3.1 常見的商品化儀器 135
5.3.2 自主研發(fā)的單分子測量儀器 137
參考文獻(xiàn) 138
第6章 納米孔道電化學(xué)信號分析與處理 140
6.1 信號預(yù)處理 141
6.2 數(shù)據(jù)處理獲取信號的原理和方法 143
6.2.1 閾值法 143
6.2.2 等效電路還原法 146
6.2.3 積分電流面積還原法 148
6.2.4 基于極值躍遷法的信號處理 154
6.3 納米孔道信號頻域分析方法 159
6.4 其他納米孔道信號分析方法 161
6.4.1 基于形狀的信號識別與數(shù)據(jù)分類 161
6.4.2 基于HMM的機(jī)器學(xué)習(xí)算法識別信號 162
6.4.3 DNA數(shù)據(jù)存儲 164
6.5 納米孔道數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)操作 165
6.5.1 MOSAIC 165
6.5.2 Nanopore Analysis 167
6.5.3 PyNanoLab 167
參考文獻(xiàn) 172
第7章 納米孔道電化學(xué)限域可控單個(gè)體分析 175
7.1 生物納米孔道應(yīng)用 176
7.1.1 生物納米孔道檢測原理 176
7.1.2 基于單分子界面的動態(tài)分析 176
7.1.3 單分子反應(yīng) 183
7.1.4 基于相互作用的單分子界面?zhèn)鞲行阅艿木珳?zhǔn)調(diào)控 188
7.2 固態(tài)納米孔道應(yīng)用 192
7.2.1 固態(tài)納米孔道的表面修飾 193
7.2.2 固態(tài)納米孔道單分子檢測 196
7.2.3 固態(tài)納米孔道DNA測序 197
7.2.4 固態(tài)納米孔道檢測單分子構(gòu)象變化 198
7.2.5 基于二維材料的固態(tài)納米孔道傳感應(yīng)用 201
7.2.6 光電同步檢測 202
7.3 玻璃納米孔道應(yīng)用 205
7.3.1 玻璃納米孔道的電化學(xué)分析原理 205
7.3.2 基于整流現(xiàn)象的單分子分析方法 207
7.3.3 玻璃納米孔道單分子及單顆粒分析 209
7.3.4 基于玻璃納米孔道的單細(xì)胞分析 216
7.3.5 新型玻璃納米孔道電極的應(yīng)用 219
參考文獻(xiàn) 222
第8章 總結(jié)與展望 232
參考文獻(xiàn) 246
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