光學探針與傳感分析

基礎篇
第1 章 緒論 002
1.1 光學探針與傳感分析的發(fā)展歷程 003
1.2 光學傳感分析原理 006
1.3 光學探針的結構特征與設計策略 011
1.4 光學探針的分類 014
參考文獻 019

第2 章 光學探針的激發(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)光的生物分析應用簡介 037
2.3.5 展望 038
2.4 化學發(fā)光（化學能激發(fā)） 039
2.4.1 化學發(fā)光的發(fā)展歷程 039
2.4.2 化學發(fā)光的基本原理及特點 039
2.4.3 化學發(fā)光分析的儀器 040
2.4.4 化學發(fā)光的應用及展望 041
2.5 電致化學發(fā)光 043
2.5.1 電致化學發(fā)光的特點 043
2.5.2 電致化學發(fā)光的發(fā)光機理 044
2.5.3 電致化學發(fā)光的應用 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 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 051
2.7.3 熒光偏振分析儀器 052
2.7.4 熒光偏振分析應用及展望 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發(fā)展歷程 053
2.8.2 超分辨熒光顯微成像技術基本原理 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應用及展望 055
參考文獻 056

第3 章 光學探針的響應模式 063
3.1 光信號強度改變 063
3.1.1 猝滅型光學探針 063
3.1.2 打開型光學探針 066
3.2 波長與強度改變 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 083
3.4.2 熒光各向異性分析的特點與應用 083
參考文獻 084

第4 章 光學探針的設計方法 087
4.1 質(zhì)子-脫質(zhì)子反應 087
4.2 配位反應 091
4.3 氧化還原反應 094
4.4 共價鍵的形成與切斷 099
4.5 聚集與沉淀反應 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 共軛結構可變 108
參考文獻 114

第5 章 小分子光學探針 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 161

第6 章 大分子光學探針 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)光學探針 196
6.3.1 基于基因編碼熒光蛋白的光學探針 197
6.3.2 基于酶的光學探針 205
6.3.3 基于特異性識別的蛋白光學探針 209
6.4 結語 214
參考文獻 214

第7 章 納米光學探針 219
7.1 量子點類光學探針 219
7.1.1 量子點的基本特征 219
7.1.2 量子點的分類 220
7.1.3 量子點的基本性質(zhì) 221
7.1.4 量子點的光學性質(zhì) 223
7.1.5 量子點的合成 227
7.1.6 量子點的表面修飾 229
7.1.7 量子點光學探針的應用 233
7.2 基于碳納米材料的光學探針 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)光機理 243
7.2.5 基于碳納米發(fā)光材料的應用 244
7.3 基于金屬納米材料的光學探針 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)光機理 252
7.3.5 基于金屬納米發(fā)光材料的應用 253
7.4 基于二氧化硅納米材料光學探針 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探針中熒光團的種類 258
7.4.3 基于二氧化硅納米材料光學探針的應用 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)光納米材料的應用 265
參考文獻 268

應用篇
第8 章 離子的檢測 284
8.1 金屬離子 285
8.1.1 基于絡合反應的金屬離子光學探針 285
8.1.2 基于化學鍵切斷反應的金屬離子光學探針 303
8.1.3 基于化學鍵形成反應的金屬離子光學探針 310
8.2 陰離子探針 312
8.2.1 基于絡合反應的陰離子光學探針 312
8.2.2 基于化學鍵切斷反應的陰離子光學探針 318
8.2.3 基于化學鍵形成反應的陰離子光學探針 319
參考文獻 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 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 433

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

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

參考文獻 507

索引 513