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第一章 引言 1

壹、 科学技术的分子时代 2

贰、 建立分子生物医学工程学的必要性、可能性与现实性 2

第二章 分子生物医学基础 6

一、细胞 6

（一）细胞核 8

（二）细胞膜 8

1.膜的结构 8

2.膜的功能 9

（三）细胞器 11

二、基因 13

（一）核酸 14

1.核苷酸 14

2.脱氧核糖核酸（DNA） 15

3.核糖核酸（RNA） 17

（二）蛋白质合成 17

1.转录 17

2.翻译 18

（三）基因重组 19

1.技术示例 19

2.基因突变 19

3.应用前景 19

三、受体 21

（一）配体—受体的剂量-效应关系 22

（二）受体—配体识别 23

2.机械模型 24

1.识别机理 24

3.手套 25

(三)受体的功能 25

1.拾取环境信息的分子器件 26

2.神经原之间的接口 26

3.物质合成的供体 26

4.能量释放的连锁体 26

5.细胞间联讯的接收器 26

6.免疫活动的前哨 26

四、酶 27

7.药物进入细胞的门户 27

（一）酶催化的动力学 28

1.催化反应的速率与底物浓度的关系 28

2.Michaelis-Monten方程的变换 29

3.酶抑制的表达 31

（二）酶催化的机制 33

1.反应性 33

2.特异性 34

（三）酶的功能 35

1.介导电子与质子的转移 35

2.修饰基因与蛋白质 36

3.线粒体与叶绿体的主成分 36

4.发挥化学放大作用 36

第三章 分子生物电子学基础 40

一、分子电子学 41

（一）基本概念 42

1.理论基础 43

2.技术基础 44

（二）研究内容 45

1.分子导线 45

2.分子开关 46

3.分子存储器 50

（三）应用前景 52

1.分子传感器 52

2.分子电路 53

（一）背景与现状 56

二、生物电子学 56

3.分子计算机 56

（二）内容与方法 57

1.研究内容 57

2.研究方法 60

（三）应用及前景 63

1.用于信息科学的器件 64

2.用于质能科学的器件 64

4.人工细胞 65

3.胞式自动机 65

（一）背景与现状 67

三、分子生物电子学 67

（二）内容与方法 69

（三）应用与远景 72

1.分子信息机 73

2.分子工厂 73

一、微机械加工技术 80

（一）加工原理与过程 80

第四章 微加工技术及其应用 80

1.离子束加工和分子束、原子束加工 81

2.激光加工 83

3.微波加工 84

4.等离子体加工 85

5.光刻加工 85

6.变形加工 86

7.表面处理 87

1.加工金属微电极 88

8.微细切削加工 88

（二）应用示例 88

2.加工玻璃微电极 89

二、微电子加工技术 91

（一）加工过程 91

1.电路图形精密加工技术 91

2.精密掺杂技术 92

3.薄膜生长技术 93

（二）应用示例 93

1.传感器 94

2.生物芯片 96

3.微型马达 97

4.微型气相色谱仪 98

第五章 纳技术及其应用 103

一、扫描隧道显微镜（STM） 103

（一）原理与构造 104

1.原理 104

2.构造 105

（二）STM的拓展 110

1.原子力显微镜(AFM) 110

2.扫描电化学显微镜（SCEM） 113

（三）STM的应用 115

1.微工程 115

2.物理化学 116

3.生物医学 117

二、LB膜 118

（一）LB膜的特征 119

（二）成膜材料 120

（三）成膜装置与方法 121

1.LB膜实验装置 121

2.成膜方法 122

（四）LB膜技术 125

1.人工模板 125

2.膜的剥离与复制 125

3.膜的聚合 126

4.膜的监测 127

1.在仿生学中的应用 129

（五）LB膜的应用 129

2.在传感器研制中的应用 130

3.在分子电子学中的应用 132

三、超微粉末 133

（一）特性 133

（二）材料 135

（三）制备技术 137

2.在医学和生物工程方面的应用 140

（四）应用示例 140

1.传感器中的应用 140

3.功能陶瓷 147

第六章 超微分离技术及其应用 147

一、亲和层析技术 148

（一）基因原理 148

（二）一般问题 149

1.不溶性基质的选择 149

2.配体的选择 150

3.配体与基质的联接 152

4.亲和吸附与洗脱的条件 154

（三）应用 155

二、高效液相色谱技术 155

（一）基本原理 155

（二）一般问题 156

1.柱填料的选择性增强 156

2.柱结构的变化 157

3.泵系统的改进 157

4.整机的组合 158

（三）应用 158

三、高效薄层色谱技术 159

（一）基本原理 159

（二）一般问题 159

1.薄层材质 159

2.点样 160

3.展开 161

（三）应用 162

4.定位与定量 162

四、毛细管等速电泳技术 163

（一）基本原理 163

（二）仪器装置 165

（三）应用 166

五、超滤技术 168

（一）基本原理 168

1.微型离心式超滤器 169

（二）超滤装置 169

2.微型超滤器 170

3.微型切向流式超滤装置 171

（三）应用 171

第七章 分子事件及其监测 174

一、分子事件 174

二、传感技术 176

（一）传感器的工作原理 176

1.表面吸附 177

2.界面电位 178

3.分子识别 179

（二）传感器的制作方法 180

1.敏感膜的制作 182

2.换能器的制作 182

三、细胞内环境的监测 184

1.制备方法 185

2.校正方法 185

（一）钙离子选择性微电极 185

3.实验装置 186

4.钙离子选择性微电极的应用举例 186

（二）微型钾离子选择性场效应管（K+-ISFET） 188

1.K+-ISFET的结构 189

2.K+-ISFET的应用示例 189

（三）氨气敏空气隙微电极 190

1.氨气敏空气隙微电极的结构 191

2.氨气敏空气隙微电极的校正 192

（一）合金型全固态pH传感器 193

四、在体（in vivo）监测 193

（二）化学芯片电解质传感器 194

（三）血气传感器 196

1.经皮血气传感器 196

2.光纤血气传感器 197

（四）药物传感器 199

1. 导管电极 199

2. 光纤传感器 200

五、离体（in vitro）监测 200

（一）流动注射—传感器系统 203

（二）生物反应器—生物传感器系统 204

（三）毛细管电泳—电化学传感器系统 205

（四）微分离柱—激光诱发荧光系统 206

六、发展方向 207

（一）仿神经原传感器 208

（二）把分子事件传感技术指向细胞核 210

第八章 分子系统及其调控 217

（一）分子系统的结构 218

一、分子系统的结构与功能 218

（二）分子系统的功能 219

1.信息处理 219

2.蛋白质合成 219

3.能量的释放与储存 221

二、不同层次的分子系统 222

（一）细胞 222

（二）细菌 222

（三）多分子系统 223

（四）单分子 224

1.受体 225

2.G-蛋白 225

3.酶 226

三、分子系统的调控 227

四、对分子系统的调控 230

一、功能材料 236

（一）一般分类 236

第九章 分子器件及其应用 236

（二）按生物医学功能分类 237

1.具伸缩性材料 237

2.具结构性材料 238

3.透析渗滤材料 239

4.模拟功能高分子与固定化酶 240

二、器件加工 242

（一）设计与合成 242

（二）加工与组装 245

1.加工 246

2.组装 248

三、应用前景 251

（一）人工脏器 251

（二）人工器官 252

1.视觉 252

2.听觉 253

3.人工神经原 254

1.化学解剖学 258

（一）基础医学 258

一、对现代医学的贡献 258

第十章 分子生物医学工程学对生物医学的贡献 258

2.分子药理学 259

（二）临床医学 260

1.分子诊断 260

2.分子治疗 264

（三）预防医学 268

1.环境监测学 268

2.分子毒理学 269

3.分子流行病学 270

二、祖国医学 271

（一）经络腧穴 276

（二）定量诊断 280

（三）中西医结合 281

1.分子事件是联系中西医的“纽带” 282

2.中医传感针是沟通中西医学的桥梁 282

（四）气功研究 282

2.外气研究 283

三、生物技术 287

（一）拓宽领域与改进工艺 288

（二）深化层次与提高水平 290

1.化学探测与光化学探测 292

2.酶探测 292

四、神经科学 294

（一）思想与分子 295

1.神经原的研究 295

2.神经递质的在体监测 295

（二）大脑活动的认知与调控 296

3.观测大脑活动的“窗口” 296

1.大脑活动的认知 297

2.大脑活动的调控 297

（三）心理传感系统 298

1.数学模型 298

2.技术实现 299

3.应用领域 300

结束语 301