光學(xué)探針與傳感分析

基礎(chǔ)篇
第1 章 緒論 002
1.1 光學(xué)探針與傳感分析的發(fā)展歷程 003
1.2 光學(xué)傳感分析原理 006
1.3 光學(xué)探針的結(jié)構(gòu)特征與設(shè)計策略 011
1.4 光學(xué)探針的分類 014
參考文獻(xiàn) 019

第2 章 光學(xué)探針的激發(fā)模式 022
2.1 單光子激發(fā) 022
2.1.1 單光子激發(fā)熒光產(chǎn)生原理 022
2.1.2 單光子激發(fā)光源 024
2.1.3 單光子激發(fā)熒光成像應(yīng)用簡介 025
2.1.4 展望 027
2.2 雙光子激發(fā) 028
2.2.1 雙光子激發(fā)熒光產(chǎn)生原理 028
2.2.2 雙光子激發(fā)光源 030
2.2.3 雙光子熒光成像應(yīng)用簡介 030
2.2.4 展望 033
2.3 上轉(zhuǎn)換發(fā)光 033
2.3.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光簡介 033
2.3.2 上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理 034
2.3.3 上轉(zhuǎn)換發(fā)光激發(fā)光源 036
2.3.4 上轉(zhuǎn)換發(fā)光的生物分析應(yīng)用簡介 037
2.3.5 展望 038
2.4 化學(xué)發(fā)光（化學(xué)能激發(fā)） 039
2.4.1 化學(xué)發(fā)光的發(fā)展歷程 039
2.4.2 化學(xué)發(fā)光的基本原理及特點(diǎn) 039
2.4.3 化學(xué)發(fā)光分析的儀器 040
2.4.4 化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用及展望 041
2.5 電致化學(xué)發(fā)光 043
2.5.1 電致化學(xué)發(fā)光的特點(diǎn) 043
2.5.2 電致化學(xué)發(fā)光的發(fā)光機(jī)理 044
2.5.3 電致化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用 045
2.6 生物發(fā)光 047
2.6.1 生物發(fā)光的發(fā)展歷程 047
2.6.2 生物發(fā)光的基本原理及特點(diǎn) 047
2.6.3 生物發(fā)光分析的儀器 048
2.6.4 生物發(fā)光的應(yīng)用及展望 048
2.7 熒光各向異性（偏振光激發(fā)） 050
2.7.1 熒光偏振的發(fā)展歷程 050
2.7.2 熒光偏振基本原理及優(yōu)缺點(diǎn) 051
2.7.3 熒光偏振分析儀器 052
2.7.4 熒光偏振分析應(yīng)用及展望 052
2.8 超分辨熒光顯微成像 053
2.8.1 超分辨熒光顯微成像技術(shù)發(fā)展歷程 053
2.8.2 超分辨熒光顯微成像技術(shù)基本原理 054
2.8.3 超分辨熒光顯微成像儀 054
2.8.4 超分辨熒光顯微成像技術(shù)應(yīng)用及展望 055
參考文獻(xiàn) 056

第3 章 光學(xué)探針的響應(yīng)模式 063
3.1 光信號強(qiáng)度改變 063
3.1.1 猝滅型光學(xué)探針 063
3.1.2 打開型光學(xué)探針 066
3.2 波長與強(qiáng)度改變 068
3.2.1 比率型熒光探針 068
3.2.2 熒光共振能量轉(zhuǎn)移型探針 072
3.3 熒光壽命的改變 077
3.3.1 時間相關(guān)單光子計數(shù)法 080
3.3.2 相移法 080
3.4 熒光各向異性的改變 083
3.4.1 熒光各向異性的物理基礎(chǔ) 083
3.4.2 熒光各向異性分析的特點(diǎn)與應(yīng)用 083
參考文獻(xiàn) 084

第4 章 光學(xué)探針的設(shè)計方法 087
4.1 質(zhì)子-脫質(zhì)子反應(yīng) 087
4.2 配位反應(yīng) 091
4.3 氧化還原反應(yīng) 094
4.4 共價鍵的形成與切斷 099
4.5 聚集與沉淀反應(yīng) 102
4.6 超分子的主客體識別作用 103
4.6.1 環(huán)糊精 104
4.6.2 杯芳烴 106
4.6.3 葫蘆脲 107
4.7 共軛結(jié)構(gòu)可變 108
參考文獻(xiàn) 114

第5 章 小分子光學(xué)探針 121
5.1 偶氮類 121
5.2 多環(huán)芳烴類 124
5.3 三苯甲烷類 129
5.4 氧雜蒽類 133
5.5 香豆素類 137
5.6 卟啉類 140
5.7 BODIPY 類 144
5.8 萘酰亞胺類 146
5.9 聯(lián)吡啶及鄰菲啰啉類 149
5.10 花菁類 152
5.11 螺吡喃類 156
5.12 方酸菁類 158
參考文獻(xiàn) 161

第6 章 大分子光學(xué)探針 173
6.1 熒光高分子探針 174
6.1.1 熒光高分子聚合物 174
6.1.2 熒光共軛聚合物 178
6.2 核酸類探針 184
6.2.1 核酸雜交探針 185
6.2.2 核酸適配體探針 189
6.3 蛋白質(zhì)光學(xué)探針 196
6.3.1 基于基因編碼熒光蛋白的光學(xué)探針 197
6.3.2 基于酶的光學(xué)探針 205
6.3.3 基于特異性識別的蛋白光學(xué)探針 209
6.4 結(jié)語 214
參考文獻(xiàn) 214

第7 章 納米光學(xué)探針 219
7.1 量子點(diǎn)類光學(xué)探針 219
7.1.1 量子點(diǎn)的基本特征 219
7.1.2 量子點(diǎn)的分類 220
7.1.3 量子點(diǎn)的基本性質(zhì) 221
7.1.4 量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì) 223
7.1.5 量子點(diǎn)的合成 227
7.1.6 量子點(diǎn)的表面修飾 229
7.1.7 量子點(diǎn)光學(xué)探針的應(yīng)用 233
7.2 基于碳納米材料的光學(xué)探針 237
7.2.1 基于碳納米發(fā)光材料的分類 237
7.2.2 基于碳納米發(fā)光材料的合成策略 240
7.2.3 基于碳納米發(fā)光材料的性質(zhì) 242
7.2.4 基于碳納米發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理 243
7.2.5 基于碳納米發(fā)光材料的應(yīng)用 244
7.3 基于金屬納米材料的光學(xué)探針 246
7.3.1 基于金屬納米發(fā)光材料的分類 246
7.3.2 基于金屬納米發(fā)光材料的合成策略 248
7.3.3 基于金屬納米發(fā)光材料的性質(zhì) 249
7.3.4 基于金屬納米發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理 252
7.3.5 基于金屬納米發(fā)光材料的應(yīng)用 253
7.4 基于二氧化硅納米材料光學(xué)探針 255
7.4.1 二氧化硅納米材料的制備方法 255
7.4.2 基于二氧化硅納米材料光學(xué)探針中熒光團(tuán)的種類 258
7.4.3 基于二氧化硅納米材料光學(xué)探針的應(yīng)用 258
7.5 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料 260
7.5.1 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的發(fā)光機(jī)理 261
7.5.2 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的發(fā)光性能 262
7.5.3 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的合成策略 264
7.5.4 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的應(yīng)用 265
參考文獻(xiàn) 268

應(yīng)用篇
第8 章 離子的檢測 284
8.1 金屬離子 285
8.1.1 基于絡(luò)合反應(yīng)的金屬離子光學(xué)探針 285
8.1.2 基于化學(xué)鍵切斷反應(yīng)的金屬離子光學(xué)探針 303
8.1.3 基于化學(xué)鍵形成反應(yīng)的金屬離子光學(xué)探針 310
8.2 陰離子探針 312
8.2.1 基于絡(luò)合反應(yīng)的陰離子光學(xué)探針 312
8.2.2 基于化學(xué)鍵切斷反應(yīng)的陰離子光學(xué)探針 318
8.2.3 基于化學(xué)鍵形成反應(yīng)的陰離子光學(xué)探針 319
參考文獻(xiàn) 321

第9 章 小分子的檢測 333
9.1 氨/胺類物質(zhì)檢測 333
9.1.1 氨/胺 334
9.1.2 肼 337
9.2 酚類物質(zhì)檢測 340
9.2.1 2,4,6-三硝基苯酚 340
9.2.2 苯硫酚 344
9.3 硫醇類物質(zhì)檢測 348
9.4 氨基酸檢測 362
9.5 活性氧物種檢測 367
9.5.1 過氧化氫探針 367
9.5.2 次氯酸根探針 369
9.5.3 過氧亞硝基探針 372
9.5.4 超氧陰離子探針 375
9.5.5 羥基自由基探針 378
9.5.6 一氧化氮探針 380
9.5.7 其它活性氧物種探針 382
9.6 其它物質(zhì)檢測 383
參考文獻(xiàn) 384

第10 章 大分子的檢測 393
10.1 蛋白酶 393
10.1.1 氨（基）肽酶熒光探針 395
10.1.2 半胱天冬酶 412
10.1.3 基質(zhì)金屬蛋白酶 414
10.1.4 其它蛋白酶 415
10.2 核酸 421
10.2.1 陽離子染料 423
10.2.2 有機(jī)堿染料 425
10.2.3 金屬配合物 427
10.2.4 核酸熒光探針 428
10.2.5 其它類型核酸探針 430
10.3 其它生物大分子 431
參考文獻(xiàn) 433

第11 章 環(huán)境敏感的光學(xué)探針及其分析應(yīng)用 448
11.1 極性敏感的光學(xué)探針 448
11.2 黏度敏感的光學(xué)探針 452
11.3 溫度敏感的光學(xué)探針 457
11.4 壓力敏感的光學(xué)探針 465
11.5 酸度敏感的光學(xué)探針 467
參考文獻(xiàn) 472

第12 章 細(xì)胞器光學(xué)探針及其分析應(yīng)用 480
12.1 細(xì)胞器靶向光學(xué)探針設(shè)計策略 481
12.2 溶酶體光學(xué)探針 483
12.2.1 溶酶體概述 483
12.2.2 溶酶體靶向探針設(shè)計方法 483
12.2.3 溶酶體靶向探針應(yīng)用舉例 484
12.2.4 溶酶體靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 486
12.3 線粒體光學(xué)探針 486
12.3.1 線粒體概述 486
12.3.2 線粒體靶向探針設(shè)計方法 487
12.3.3 線粒體靶向探針應(yīng)用舉例 489
12.3.4 線粒體靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 491
12.4 細(xì)胞核光學(xué)探針 491
12.4.1 細(xì)胞核概述 491
12.4.2 細(xì)胞核靶向探針設(shè)計方法 492
12.4.3 細(xì)胞核靶向探針應(yīng)用舉例 493
12.4.4 細(xì)胞核靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 494
12.5 細(xì)胞膜光學(xué)探針 495
12.5.1 細(xì)胞膜概述 495
12.5.2 細(xì)胞膜靶向探針設(shè)計 495
12.5.3 細(xì)胞膜靶向探針應(yīng)用舉例 495
12.5.4 細(xì)胞膜靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 498
12.6 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體光學(xué)探針 498
12.6.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體概述 498
12.6.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體靶向探針設(shè)計 499
12.6.3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體靶向探針應(yīng)用舉例 502
12.6.4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體靶向探針存在的問題與挑戰(zhàn) 505
12.7 總結(jié)與展望 506

參考文獻(xiàn) 507

索引 513