太赫茲技術及其生物學應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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府偉靈，羅陽 編

圖書標籤:

• 太赫茲技術
• 太赫茲生物醫學
• 生物醫學工程
• 光譜學
• 生物成像
• 無損檢測
• 電磁波
• 生物物理學
• 醫學物理學
• 傳感器

齣版社： 人民衛生齣版社

ISBN：9787117242219

版次：1

商品編碼：12202910

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：356

字數：560000

正文語種：中文

內容簡介

　　《太赫茲技術及其生物學應用》從理論基礎到實際運用研究，覆蓋瞭分子、細胞和組織多個生命科學層次的太赫茲光譜和太赫茲成像技術的生物醫學運用現狀。
　　《太赫茲技術及其生物學應用》由四篇組成：第1篇詳細介紹瞭太赫茲硬件技術的發展，包括太赫茲源、檢測器的發展曆史和常用太赫茲係統介紹；第二篇總結瞭太赫茲光譜技術在生物醫學中的應用，本部分的六章分彆介紹瞭在核酸、氨基酸／多肽、蛋白質、碳水化閤物、細胞和組織的不同生物樣本中的具體運用；第三篇介紹瞭太赫茲成像的生物醫學應用，包括其在乳腺腫瘤、皮膚腫瘤、胃腸道腫瘤和其他類型樣本的運用，並對近年來新型太赫茲生物醫學成像技術例如分子成像、斷層掃描、近場成像等進行瞭簡要的介紹；第四篇討論瞭太赫茲輻射的生物學效應，從個體、組織、細胞和分子的多個生命科學層次進行瞭詳細的介紹。

內頁插圖

目錄

第一篇 太赫茲硬件技術的發展
第一章 太赫茲源和探測器
第一節 太赫茲源
一、飛秒激光器
二、生物醫學研究的常用太赫茲源
三、其他太赫茲源
第二節 太赫茲探測器
一、太赫茲光譜探測
二、太赫茲直接探測
第二章 太赫茲係統
第一節 透／反射式時域光譜成像係統
第二節 單頻太赫茲源成像係統
第三節 超分辨成像係統
第三章 太赫茲光譜檢測原理與前沿技術
第一節 太赫茲光譜檢測原理
一、太赫茲時域光譜技術
二、傅裏葉變換紅外光譜測量技術原理
第二節 太赫茲光譜檢測前沿技術之光譜靈敏探測
一、基於長程氣體池的超靈敏探測
二、基於錶麵等離子體共振的超靈敏探測
第四章 太赫茲成像分析原理與前沿技術
第一節 太赫茲成像原理
一、光學成像原理簡介
二、太赫茲2D成像
三、太赫茲3D成像
第二節 太赫茲成像前沿技術之超衍射分辨太赫茲光譜成像技術
一、基於孔徑光闌的太赫茲近場掃描顯微成像技術
二、波導、動態孔徑光闌和準孔徑光闌
三、無孔徑太赫茲近場掃描顯微成像技術

第二篇 太赫茲光潛技術在生物醫學中的應用
第一章 太赫茲光譜技術在核酸檢測中的應用
第一節 生物分子太赫茲吸收譜模擬方法
第二節 核酸分子基本單元的太赫茲光譜定性研究
一、堿基及其核苷的太赫茲時域光譜
二、堿基衍生物、核苷衍生物的太赫茲時域光譜
三、核糖、脫氧核糖的太赫茲時域光譜
四、腺嘌呤富馬酸共晶體的太赫茲時域光譜
第三節 核酸分子基本單元的太赫茲光譜定量研究
一、次黃嘌呤及其核苷的定量分析
二、胞嘧啶和異胞嘧啶的定量分析
三、核苷和脫氧核苷的定量分析
第四節 DNA水溶液的太赫茲介電性質研究
一、水的太赫茲介電性質
二、DNA水溶液的太赫茲介電性質
第五節 核酸分子的太赫茲光譜研究
一、核酸的結閤態檢測
二、核酸的序列分析
三、核酸的定量分析
四、基因點突變檢測
五、與藥物相互作用的監測
第二章 太赫茲光譜技術在氨基酸和多肽檢測中的應用
第一節 氨基酸與多肽的簡介
一、氨基酸的分類及其臨床意義
二、多肽的分類及其臨床意義
第二節 現有光譜技術與太赫茲光譜技術
一、紫外-可見分光光度法
二、紅外光譜法
三、分子熒光光度法
四、原子吸收法
五、原子發射光譜分析法
六、原子熒光光譜分析
七、拉曼光譜
八、太赫茲光譜的優勢
……

第三篇 太赫茲成像的生物醫學應用
第四篇 太赫茲輻射的生物學效應

前言/序言

　　太赫茲波是指頻率為0.1～10THz，位於紅外和微波之間的電磁波，是宏觀電子學嚮微觀光子學過渡的波段。近年來，隨著THz波的産生、檢測技術逐漸成熟和應用領域的極大拓展，THz技術的研發和應用方嚮已經發生瞭廣泛而深刻的變化。由於其獨特的電磁波特性，太赫茲研究工作的關注焦點除天文學、通訊、化學和國防安全等之外，近年來已轉移到生物學應用中。由於生物大分子之間／內的弱相互作用力（氫鍵、範德華力）、骨架振動和偶極子鏇轉等正好處於THz頻譜範圍內，並且太赫茲脈衝具有良好的時間分辨率（皮秒量級），使得太赫茲光譜技術和太赫茲成像技術近年來在生物醫學中的研究工作廣泛開展，是當前受到極大重視的交叉前沿學科。
　　本書從理論基礎到實際運用研究，覆蓋瞭分子、細胞和組織多個生命科學層次的太赫茲光譜和太赫茲成像技術的生物醫學運用現狀。本書由四篇組成：第一篇詳細介紹瞭太赫茲硬件技術的發展，包括太赫茲源、檢測器的發展曆史和常用太赫茲係統介紹；第二篇總結瞭太赫茲光譜技術在生物醫學中的應用，本部分的六章分彆介紹瞭在核酸、氨基酸／多肽、蛋白質、碳水化閤物、細胞和組織的不同生物樣本中的具體運用；第三篇介紹瞭太赫茲成像的生物醫學應用，包括其在乳腺腫瘤、皮膚腫瘤、胃腸道腫瘤和其他類型樣本的運用，並對近年來新型太赫茲生物醫學成像技術例如分子成像、斷層掃描、近場成像等進行瞭簡要的介紹；第四篇討論瞭太赫茲輻射的生物學效應，從個體、組織、細胞和分子的多個生命科學層次進行瞭詳細的介紹。
　　感謝在本書的寫作過程中給予無私幫助和指導的專傢學者。本書大量引用瞭他們的研究工作，感謝所有允許我們使用插圖的同行們。

《太赫茲技術及其生物學應用》 內容簡介 《太赫茲技術及其生物學應用》一書，深入探討瞭太赫茲波這一介於微波與紅外綫之間的電磁波譜，在生命科學及醫學領域的革命性應用。本書由多位在該領域擁有深厚造詣的科學傢和研究人員聯閤撰寫，旨在為讀者提供一個全麵、深入且前沿的知識體係，覆蓋從太赫茲波的基本原理、産生與探測技術，到其在疾病診斷、藥物研發、生物成像、組織工程等關鍵生物醫學環節的創新應用。 第一部分：太赫茲技術的基石 本書的開篇，將係統性地介紹太赫茲技術的核心概念與發展曆程。 太赫茲波的物理特性與成像原理： 詳細闡述太赫茲波在頻譜上的位置，其獨特性質，如高穿透性（對於非金屬、非極性物質）、低能量（對生物組織無害）、高光譜分辨率以及對水等極性分子的敏感性。深入剖析太赫茲成像的基本原理，包括透射成像、反射成像、相乾成像等多種技術，並解釋其如何利用物質對太赫茲波的吸收、反射和摺射差異來實現無損、高分辨率的成像。 太赫茲波的産生與探測技術： 本部分將聚焦於構建太赫茲成像係統的關鍵技術。讀者將瞭解到當前主流的太赫茲波源，例如半導體激光器（如量子級聯激光器）、光電導天綫、非綫性光學晶體等，以及它們在産生不同頻率和功率的太赫茲波方麵的優勢與局限。同時，詳細介紹太赫茲波探測器的發展，包括電光采樣探測器、熱釋電探測器、雪崩光電二極管等，並探討它們在響應速度、靈敏度和探測帶寬上的最新進展。 太赫茲光譜分析在生物分子識彆中的應用： 本章節將重點介紹太赫茲光譜技術如何用於識彆和分析生物分子。由於太赫茲波能夠有效激發分子的低頻振動模式，因此其光譜特徵對於區分不同分子、特彆是同分異構體具有獨特的優勢。本書將詳細闡述太赫茲時域光譜（THz-TDS）和太赫茲頻率域光譜（THz-FDS）在DNA、蛋白質、脂質、糖類等生物大分子的識彆、構象分析以及它們與小分子藥物相互作用的研究中的應用實例。 第二部分：太赫茲技術在生物醫學診斷中的突破 太赫茲波獨特的穿透性和對水含量的敏感性，使其在非侵入式生物醫學診斷領域展現齣巨大的潛力。 癌癥早期診斷與成像： 本部分將詳述太赫茲成像技術在檢測癌癥病變方麵的最新研究成果。癌癥組織的含水量、細胞密度和分子組成通常與正常組織存在顯著差異，這些差異在太赫茲波的相互作用下會産生可探測的信號變化。本書將詳細介紹太赫茲成像如何應用於皮膚癌、乳腺癌、消化道癌等多種癌癥的早期篩查和邊界界定，例如通過分析腫瘤組織與正常組織的太赫茲吸收係數和摺射率來區分。 糖尿病、心血管疾病的檢測與監測： 探討太赫茲技術在檢測與監測慢性疾病方麵的應用。例如，太赫茲波對葡萄糖的敏感性使其成為無創血糖檢測的潛在候選技術。書中將闡述基於太赫茲吸收光譜或反射光譜的無創血糖監測方法，以及其在評估血管硬化、檢測動脈粥樣硬化斑塊等方麵的研究進展。 神經科學與腦成像： 介紹瞭太赫茲波在研究神經組織結構和功能方麵的應用。由於神經組織具有較低的太赫茲波吸收率，太赫茲成像有望在不引起輻射損傷的情況下，實現對腦組織精細結構的觀察，以及檢測腦部病變，如腦腫瘤、腦水腫等。本書將介紹太赫茲技術在神經退行性疾病研究和腦功能成像方麵的初步探索。 炎癥、感染與傷口愈閤監測： 闡述太赫茲技術如何用於監測身體的炎癥反應和感染過程。炎癥區域通常伴隨著組織含水量和微循環的變化，這些變化可以通過太赫茲成像進行檢測。同時，太赫茲技術在傷口愈閤過程的監測，評估傷口愈閤程度，以及檢測潛在感染方麵的應用前景也將被深入探討。 第三部分：太赫茲技術在藥物研發與治療中的創新 太赫茲技術不僅是診斷工具，還在藥物研發、精準治療以及生物材料開發方麵發揮著越來越重要的作用。 藥物分子的晶型分析與質量控製： 藥物的晶型對藥物的溶解度、生物利用度和穩定性至關重要。太赫茲光譜技術能夠精確區分不同晶型的藥物分子，並對其進行無損、快速的在綫檢測，為藥物的研發和生産提供瞭有力的質量控製手段。本書將詳細介紹太赫茲技術在藥物晶型篩選、質量檢測和雜質分析中的實際應用案例。 藥物靶點識彆與藥物-靶點相互作用研究： 探討利用太赫茲光譜學研究藥物分子與生物靶點（如蛋白質、核酸）之間的相互作用。通過分析太赫茲光譜的變化，可以獲得關於藥物分子結閤位點、結閤強度以及作用機製的寶貴信息，從而加速新藥的發現和優化過程。 太赫茲波在癌癥治療中的應用探索： 介紹太赫茲波作為一種新型治療模態的潛力。雖然太赫茲波的能量較低，但通過聚焦和調製，可以實現對癌細胞的選擇性損傷，而對周圍正常組織的損傷最小。本書將討論太赫茲誘導細胞凋亡、熱療以及聯閤療法等方麵的最新研究進展。 生物材料與組織工程的錶徵： 闡述太赫茲技術如何用於錶徵生物材料的結構、密度和濕度，以及評估組織工程支架的質量和細胞生長情況。太赫茲成像的非侵入性特點使其成為研究活體組織和生物材料的理想選擇。 第四部分：未來展望與挑戰 本書的最後部分，將聚焦於太赫茲技術在生物學應用領域的未來發展方嚮以及所麵臨的挑戰。 太赫茲生物成像的精度與分辨率提升： 討論如何通過改進探測器、光源以及圖像處理算法，進一步提升太赫茲生物成像的空間分辨率、時間分辨率和信噪比，以實現更精細的生物結構和動態過程的觀測。 多模態成像與大數據分析： 探索將太赫茲成像與其他成像技術（如光學顯微鏡、X射綫成像、核磁共振成像）相結閤，構建多模態成像係統，以獲得更全麵的生物信息。同時，討論如何利用先進的大數據分析技術和人工智能算法，從海量的太赫茲數據中提取有價值的生物學洞見。 技術商業化與臨床轉化： 分析太赫茲生物醫學技術在走嚮市場和臨床應用過程中所麵臨的挑戰，包括成本、標準化、監管審批等問題，並提齣相應的解決方案和發展策略。 前沿交叉領域的研究機遇： 展望太赫茲技術在閤成生物學、個性化醫療、生物傳感器等新興交叉領域的潛在應用，激發讀者對該領域未來發展的思考。 《太赫茲技術及其生物學應用》一書，不僅為相關領域的研究人員、工程師和學生提供瞭寶貴的參考資料，也為那些對前沿生物醫學技術感興趣的讀者提供瞭一個深入瞭解太赫茲波如何改變我們認識和治療疾病的窗口。本書力求以清晰的邏輯、詳實的案例和前瞻性的視角，展現太赫茲技術在重塑未來生物醫學版圖中的關鍵作用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排，從最基本的太赫茲波物理特性講起，一步步深入到其在生物學領域的具體應用，邏輯鏈條是清晰的。作者在介紹生物學應用時，選擇瞭一些頗具代錶性的案例，比如太赫茲光譜在蛋白質結構分析中的應用，以及太赫茲成像在組織水含量測量中的作用。這些案例的介紹，讓我對太赫茲技術如何被用來“看”和“測量”生物體內的微觀世界有瞭初步的瞭解。然而，在很多時候，我感覺作者的筆觸更偏嚮於技術實現層麵，對於生物學機理的深入探討相對較少。例如，在談到太赫茲波與生物分子的相互作用時，書中主要關注的是如何通過吸收光譜來識彆分子的指紋，但對於這種相互作用背後的生物化學過程，或者太赫茲輻射對細胞功能可能産生的潛在影響，就沒有進行過多的展開。因此，雖然瞭解瞭“太赫茲技術可以做什麼”，但我更希望知道“為什麼可以這樣做”，以及“這樣做對生物體意味著什麼”。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛入手一本關於太赫茲技術及其生物學應用的圖書，雖然這本書的封麵設計簡潔大氣，但坦白說，裏麵關於生物學應用的章節，我讀起來還是有些吃力的。作者在介紹太赫茲波在醫學成像、藥物研發、生物分子傳感等方麵的應用時，涉及瞭大量的物理原理和工程技術細節。比如，在談到太赫茲光譜學如何識彆和量化生物分子時，我發現自己需要反復查閱一些基礎的物理光學知識，纔能完全理解其中的機製。而書中關於太赫茲成像分辨率的提升、信號穿透性的優化等技術難題的探討，更是對工程技術知識有相當的要求。我個人更偏嚮於對生物機理的直觀理解，對於這種偏重於物理基礎和工程實現的闡述，需要我付齣更多的時間和精力去消化。不過，從另一個角度看，這本書也提供瞭一個非常紮實的技術背景，對於那些希望深入瞭解太赫茲技術在生物領域具體實現細節的讀者來說，這無疑是一本寶藏。隻是對於我這樣的讀者，可能需要更側重於對概念和結論的理解，而非深入技術細節的推導。

評分☆☆☆☆☆

對於我來說，這本書最吸引我的部分，也是我最享受的閱讀體驗，在於它對太赫茲技術在生命科學前沿領域所帶來的顛覆性變革的描繪。它不僅僅是一本介紹技術的工具書，更像是一扇窗戶，讓我得以窺見生物醫學研究的未來圖景。作者對太赫茲技術在非破壞性生物組織成像、藥物輸送係統監測、疾病早期診斷等方麵的潛力進行瞭淋灕盡緻的闡述，這些內容激起瞭我極大的興趣。書中關於如何利用太赫茲波的獨特穿透性和對水分子的高靈敏度來無損地觀察細胞結構、監測藥物在體內的分布，以及區分健康與病變組織的描述，都極具啓發性。然而，在詳細描述這些應用時，書中也穿插瞭對各種太赫茲源、探測器以及成像方法的介紹，這些技術細節對於我這種更關注“應用結果”而非“實現過程”的讀者來說，稍顯冗餘。我更希望能夠將更多的篇幅留給對生物學意義的解讀，以及這些技術如何真正推動我們對生命奧秘的認知。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我留下最深刻印象的是其前瞻性的視野和對未來生物技術發展趨勢的深刻洞察。作者不僅僅停留在對現有技術的羅列和介紹，而是花費瞭相當大的篇幅探討瞭太赫茲技術在未來生物醫學領域可能扮演的角色，以及這些技術將如何顛覆我們對疾病的診斷、治療和預防方式。例如，書中對於太赫茲生物傳感在早期癌癥篩查、病毒檢測等方麵的設想，描繪瞭一個令人激動人心但又充滿挑戰的未來圖景。它讓我看到瞭超越傳統檢測手段的可能，一種更快速、更精準、更無創的生物信息獲取方式。然而，在詳細探討這些未來應用時，書中也不可避免地提到瞭目前麵臨的諸多技術瓶頸，比如太赫茲源的功率和穩定性、探測器的靈敏度和帶寬，以及數據處理和分析的復雜性。這些現實的挑戰，雖然讓未來的構想更加真實可信，但也讓我作為一名讀者，在暢想美好未來之餘，對實現這些目標所需要剋服的巨大睏難有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的結構和內容組織方式，對我這樣一位非專業背景的讀者來說，構成瞭一定的閱讀障礙。開篇就深入到太赫茲波的産生機製、傳播特性以及與物質的相互作用，這些基礎理論的闡述，雖然嚴謹，但對於缺乏物理學背景的我來說，閱讀起來頗有挑戰。接著，書中又詳細介紹瞭各種太赫茲光譜和成像技術，如透射光譜、反射光譜、時域光譜、全息成像等，每一種技術都伴隨著復雜的數學模型和實驗設置的描述。我試圖從中提取齣生物學應用的核心思想，但往往會被大量的技術細節所淹沒。尤其是在介紹如何利用太赫茲波的獨特性質來分辨不同生物組織的細微差異，或是檢測特定生物分子時，書中對信號強度、相位變化、吸收峰等參數的精確測量和分析的強調，讓我感到力不從心。我更希望能有更直觀的比喻或者案例來幫助理解這些技術原理如何轉化為實際的生物學應用。