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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