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| 內容簡介： |
本书聚焦氧化石墨烯量子点、碳量子点及单壁碳纳米管等碳基材料的生物传感特性，介绍相关材料的合成与表征，系统探讨其在医药、生物体内的传感分析。通过构建GOQDs@apt荧光探针实现磺胺二甲嘧啶痕量检测，开发DNA杂交生物传感器用于转基因nos序列识别，建立碳量子点-FRET体系完成小麦钾离子及胰岛素灵敏检测。实验数据验证了各传感器在选择性、稳定性及实用性方面的优势，同时揭示了羧基化单壁碳纳米管对小麦幼苗和盐地碱蓬抗逆性的调控机制。
本书适合从事纳米材料以及生物和化学传感分析的研究生和科研工作者参考。
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| 目錄：
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第1章 绪论 001
1.1 生物传感器 001
1.1.1 生物传感器的分类 001
1.1.2 荧光生物传感器的检测机理 002
1.2 碳纳米材料 002
1.2.1 石墨烯 002
1.2.2 氧化石墨烯 003
1.2.3 碳量子点 009
1.2.4 石墨烯量子点 009
1.2.5 氧化石墨烯量子点 010
1.3 核酸适配体 019
1.3.1 核酸适配体的筛选方法 019
1.3.2 核酸适配体的应用 021
1.4 单链DNA结合蛋白 022
1.4.1 单链DNA结合蛋白的性质和检测方法 022
1.4.2 单链DNA结合蛋白与单链DNA结合的方式 022
1.4.3 单链DNA结合蛋白在生物检测方面的应用 023
1.5 碳基纳米材料的生物化学传感分析设计 029
参考文献 031
第2章 基于氧化石墨烯量子点偶联适配体的荧光探针对磺胺二甲嘧啶的检测 040
2.1 概述 040
2.2 纳米材料的合成及特征分析 042
2.2.1 GO的合成及特征分析 042
2.2.2 GOQDs和GOQDs@apt的合成及特征分析 044
2.3 纳米荧光传感器的构建及机理分析 047
2.3.1 荧光传感器的构建 047
2.3.2 荧光传感器的检测机理分析 048
2.3.3 实验条件的优化 050
2.4 荧光传感器的检测性能分析 051
2.4.1 荧光传感器灵敏性分析 051
2.4.2 荧光传感器的选择性、抗干扰性和稳定性分析 052
2.4.3 荧光传感器实用性分析 053
2.4.4 荧光传感器优异性分析 054
2.5 小结 055
参考文献 055
第3章 基于DNA杂交的生物传感器对转基因生物体内NOS序列的检测 059
3.1 概述 059
3.2 纳米材料的合成及特征分析 060
3.2.1 GO和GOQDs的制备及特征分析 060
3.2.2 QDs-ssDNA的合成及特征分析 063
3.3 纳米荧光传感器开关的构建及机理分析 064
3.3.1 荧光传感器的构建 064
3.3.2 荧光开关的检测机理分析 064
3.3.3 荧光传感器检测实验条件的优化 065
3.4 荧光传感器的检测性能分析 067
3.4.1 荧光传感器灵敏性分析 067
3.4.2 荧光传感器稳定性检测 068
3.4.3 荧光传感器选择性和抗干扰性检测 069
3.4.4 荧光传感器实用性分析 069
3.4.5 荧光传感器优异性分析 070
3.5 小结 071
参考文献 071
第4章 基于氧化石墨烯量子点偶联单链DNA结合蛋白的适配体传感器对卡那霉素的检测 074
4.1 概述 074
4.2 纳米材料QDs-SSB的合成及特征分析 075
4.2.1 QDs-SSB的合成 075
4.2.2 QDs-SSB的特征分析 076
4.3 适配体荧光传感器开关的构建及机理分析 078
4.3.1 适配体传感器的构建 078
4.3.2 适配体传感器的检测机理分析 079
4.3.3 实验条件的优化 079
4.4 适配体传感器的检测性能分析 082
4.4.1 适配体传感器灵敏性分析 082
4.4.2 适配体传感器选择性、抗干扰性、稳定性检测 083
4.4.3 适配体传感器精确度和重复性分析 084
4.4.4 适配体传感器实用性分析 085
4.4.5 适配体传感器优异性分析 086
4.5 小结 087
参考文献 088
第5章 2-氨基腺嘌呤修饰发夹型适配体传感器实现赭曲霉毒素A灵敏检测的应用 091
5.1 概述 091
5.2 免标记发卡型荧光适配体传感器的构建及机理分析 093
5.2.1 免标记发卡型荧光适配体传感器的构建 093
5.2.2 免标记发卡型荧光适配体传感器检测机理分析 094
5.2.3 免标记发卡型荧光适配体传感器检测实验条件优化 096
5.3 免标记发卡型荧光适配体传感器实现OTA检测的性能分析 098
5.3.1 荧光传感器灵敏性分析 098
5.3.2 荧光传感器选择性和抗干扰分析 098
5.3.3 荧光传感器实用性分析 099
5.3.4 荧光传感器的优异性分析 100
5.4 小结 101
参考文献 101
第6章 一种基于适配体的生物传感器通过荧光共振能量实现胰岛素检测的应用 105
6.1 概述 105
6.2 纳米材料的合成及特征分析 106
6.2.1 R-CDs@apt的合成 106
6.2.2 荧光供体和荧光受体的特征分析 107
6.2.3 R-CDs和R-CDs@apt的特征分析 109
6.3 生物传感器的构建及机理分析 110
6.3.1 生物传感器的构建 110
6.3.2 生物传感器的检测机理分析 111
6.3.3 实验条件的优化 112
6.4 生物传感器的检测性能分析 114
6.4.1 生物传感器灵敏性分析 114
6.4.2 生物传感器选择性和抗干扰性分析 115
6.4.3 生物传感器的实用性分析 115
6.4.4 生物传感器的优异性分析 116
6.5 小结 117
参考文献 117
第7章 一种基于红色发光碳点的适配体传感器用于钾离子检测及植物成像的应用 121
7.1 概述 121
7.2 纳米材料的合成及特征分析 122
7.2.1 R-CDs和R-CDs@K-apt的合成 122
7.2.2 R-CDs和R-CDs@K-apt的特征分析 123
7.2.3 C-apt@GO的制备 124
7.2.4 C-apt@GO的特征分析 125
7.3 纳米荧光传感器的构建及机理分析 125
7.3.1 纳米荧光传感器的构建 125
7.3.2 纳米荧光传感器的检测机理分析 126
7.3.3 实验条件的优化 127
7.4 纳米荧光传感器的检测性能分析 129
7.4.1 纳米荧光传感器灵敏性分析 129
7.4.2 纳米荧光传感器的选择性和抗干扰性检测 130
7.4.3 纳米荧光传感器的实用性检测 131
7.4.4 纳米荧光传感器植物成像性能分析 131
7.4.5 纳米荧光传感器的优异性分析 133
7.5 小结 134
参考文献 134
第8章 羧基化单壁碳纳米管对钾胁迫下小麦幼苗生长发育的影响 137
8.1 概述 137
8.2 SWCNTs-COOH特征分析 138
8.3 小麦培养及指标测定 139
8.3.1 实验设计 139
8.3.2 指标测定方法 140
8.4 抗逆性指标测定结果分析与讨论 141
8.4.1 SWCNTs-COOH对小麦生长指标的影响 141
8.4.2 SWCNTs-COOH对小麦光合作用指标的影响 144
8.4.3 SWCNTs-COOH对小麦抗逆生理指标的影响 146
8.5 小结 148
参考文献 149
第9章 羧基化单壁碳纳米管对盐碱胁迫下盐地碱蓬生长发育的影响 152
9.1 概述 152
9.2 SWCNTs-COOH处理盐地碱蓬的培养 153
9.2.1 SWCNTs-COOH的表征 153
9.2.2 盐地碱蓬种子与实验土壤采集 154
9.2.3 SWCNTs-COOH处理盐地碱蓬的培养 155
9.2.4 植物组织中SWCNTs-COOH的检测 155
9.2.5 数据分析方法 157
9.3 盐地碱蓬对羧基化单壁碳纳米管的响应 157
9.3.1 盐地碱蓬对羧基化单壁碳纳米管的表型响应 157
9.3.2 盐地碱蓬对羧基化单壁碳纳米管的转录组响应 159
9.3.3 盐地碱蓬对羧基化单壁碳纳米管的代谢组响应 165
9.3.4 SWCNTs-COOH对盐地碱蓬影响的转录组与代谢组联合分析 171
9.4 小结 182
参考文献 183
附录1 缩略语对照表 188
附录2 通路/代谢物编码对照表 193
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| 內容試閱：
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在当代生命科学与分析检测领域，微量物质的精准检测技术始终是推动学科发展的核心驱动力。随着全球范围内抗生素滥用、粮食安全危机、慢性疾病高发等重大问题的日益凸显，发展新型检测技术已成为国际科研界共同关注的焦点课题。传统分析方法虽然成熟可靠，但在面对复杂生物样本时，往往存在仪器设备昂贵、操作繁琐、灵敏度不足等固有局限，难以满足日益增长的快速、精准检测需求。因此，发展简单、快速、高效的纳米传感技术，以实现对这些目标物的灵敏检测，已成为迫切需求。
纳米传感技术作为21世纪最具突破性的交叉领域之一，正以其独特的材料特性和创新的检测原理，为分析检测带来革命性变革。特别是在环境污染物监测、食品安全保障、疾病早期诊断等关键应用场景，纳米生物传感器展现出传统技术难以企及的性能优势。在这一背景下，本研究团队基于多年科研积累，系统开展了碳基纳米材料在生物传感领域的创新应用研究。
碳基纳米材料因其优异的光电特性、良好的生物相容性和可调控的表面化学性质，已成为构建高性能生物传感器的理想材料。这类材料在细胞成像、光化学及环境监测中已有广泛的应用。然而，其作为荧光探针在化学分析领域的应用尚处于起步阶段。值得注意的是，单链DNA、单链DNA结合蛋白和核酸适配体等生物大分子具有高度特异性识别能力，其与纳米材料结合可以显著提升检测灵敏度。本研究通过将碳量子点与特异性生物识别元件（如核酸适配体、单链DNA结合蛋白等）有机结合，成功开发了一系列具有自主知识产权的新型纳米生物传感器。这些传感器不仅在灵敏度、选择性和稳定性方面表现突出，更在以下应用领域取得了突破性进展：在食品安全检测方面，我们开发的适配体传感器实现了对磺胺类抗生素和赭曲霉毒素的超灵敏检测，为食品污染物监控提供了可靠的技术手段。在转基因检测领域，基于FRET原理构建的核酸传感器将检测灵敏度提升至皮摩尔级，为生物安全监管提供了强有力的技术支撑。在医学诊断方面，创新的胰岛素检测方法为糖尿病等代谢性疾病的早期筛查开辟了新途径。此外，在农业应用领域，我们系统研究了碳纳米材料对作物抗逆性的调控作用，为纳米农业技术的发展奠定了重要理论基础。
这些纳米生物技术的使用，不仅展现了碳基量子点与生物分子结合的无限潜力，也为采用纳米生物技术调节生物生长发育提供了新的思路，更标志着纳米生物传感技术在检测灵敏度与特异性上的重大突破。
本书将深入探讨这些碳基纳米生物传感器的设计原理、构建过程、性能优化以及实际应用，旨在为相关领域的研究者、从业者提供全面的理论与实践参考，同时也希望以此为契机，激发更多科研人员投身于生物传感技术及纳米生物技术方面的创新研究，推动生命科学与分析检测领域的协同发展，为相关领域研究者提供新的研究范式，助力生物传感技术从实验室走向产业化应用的新跨越。
最后，我们要特别感谢在研究过程中山西电子科技学院各位同仁给予的支持和帮助、山西大学环境科学与工程学院博士后站提供的全方位滋养，正是你们的宝贵建议和无私分享，才使得这项研究工作得以不断深入。由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。我们相信，随着科学技术的不断进步，纳米生物传感技术必将在更多领域展现出其独特的价值，为人类社会的发展作出更大贡献。
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