本书为“低维材料与器件丛书”之一。全书主要介绍多种低维无机纳米材料在生物医学中的应用，涉及的材料体系包括无机半导体量子点、贵金属纳米结构、磁性纳米材料、介孔纳米载体、稀土上转换发光纳米材料、生物矿化无机纳米材料、低维碳基纳米材料和过渡金属硫族化合物纳米材料。简要介绍了常见低维无机纳米材料的制备方法、表面修饰策略，同时详细介绍了低维无机纳米材料在生物检测、生物成像、肿瘤治疗及生物安全性等方面的应用和最新研究成果。内容涵盖了典型低维无机纳米材料的合成、表面修饰、生物应用及发展趋势。
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总序
前言
第1章 低维无机材料在纳米生物医学中的应用 1
1.1 纳米生物医学发展现状 1
1.2 纳米生物医学中的低维无机材料 2
1.3 纳米生物分析与检测 2
1.4 纳米探针与生物医学影像 2
1.5 无机纳米药物载体与肿瘤治疗 5
1.6 无机纳米药物载体与诊疗一体化 6
参考文献 7
第2章 无机半导体量子点在生物医学中的应用 10
2.1 无机半导体量子点概述 10
2.2 无机半导体量子点的制备方法 11
2.2.1 有机相体系 11
2.2.2 水相体系 13
2.3 无机半导体量子点表面修饰 15
2.3.1 表面配体交换法 15
2.3.2 表面硅烷化法 16
2.3.3 高分子聚合物包埋法 16
2.4 生物医学中的无机半导体量子点 17
2.4.1 生物标记与成像 17
2.4.2 生物检测 20
2.4.3 药物装载与癌症治疗 26
2.5 无机半导体量子点的毒性研究 32
2.5.1 细胞水平 32
2.5.2 活体水平 33
2.6 结论与展望 35
参考文献 35
第3章 贵金属纳米结构在生物医学中的应用 42
3.1 贵金属纳米颗粒在生物医学检测中的应用 43
3.1.1 免疫胶体金技术在生物医学检测中的应用 43
3.1.2 贵金属荧光纳米簇在生物医学检测中的应用 44
3.1.3 基于表面等离子共振性质的生物医学检测 46
3.1.4 基于表面增强拉曼散射的生物医学检测 48
3.1.5 基于光致发光猝灭的生物医学检测 50
3.2 贵金属纳米颗粒在生物成像中的应用 51
3.2.1 基于贵金属纳米颗粒的荧光成像 52
3.2.2 基于贵金属纳米颗粒的暗场生物成像 53
3.2.3 基于贵金属纳米颗粒的光声成像 54
3.2.4 基于贵金属纳米颗粒的放射性成像 56
3.3 贵金属纳米颗粒在药物与基因输送中的应用 58
3.3.1 基于贵金属纳米颗粒的药物载体设计 58
3.3.2 基于贵金属纳米颗粒的光热可控药物释放 59
3.4 贵金属纳米颗粒在肿瘤治疗中的应用 61
3.4.1 贵金属纳米颗粒在肿瘤光热治疗中的应用 61
3.4.2 贵金属纳米颗粒在肿瘤光动力治疗中的应用 63
3.4.3 贵金属纳米颗粒在放疗增敏中的应用 63
3.4.4 贵金属纳米颗粒在协同治疗中的应用 64
3.5 贵金属纳米颗粒在抗菌中的应用 65
3.6 结论与展望 67
参考文献 67
第4章 磁性纳米材料在生物医学中的应用 72
4.1 磁性纳米颗粒概述 72
4.2 磁性纳米颗粒合成 73
4.2.1 共沉淀法 73
4.2.2 高温热分解法 74
4.2.3 微乳液法 77
4.2.4 水热溶剂热法 78
4.2.5 其他合成方法 79
4.3 磁性纳米颗粒表面修饰 80
4.3.1 Au修饰法 80
4.3.2 SiO2修饰法 81
4.3.3 有机小分子修饰 82
4.3.4 高分子修饰 83
4.4 磁性纳米颗粒的生物医学应用 84
4.4.1 磁共振成像 84
4.4.2 磁分离 86
4.4.3 磁靶向 87
4.4.4 磁热疗 88
4.4.5 磁转染 90
4.4.6 磁性纳米材料在其他方面的应用 91
4.5 磁性纳米材料的毒性及生物安全性 92
4.6 结论与展望 93
参考文献 94
第5章 介孔纳米药物载体在生物医学中的应用 99
5.1 介孔纳米药物载体概述 99
5.2 介孔纳米药物载体合成 99
5.2.1 介孔硅 99
5.2.2 介孔碳基材料 116
5.2.3 其他介孔材料 119
5.3 介孔材料用于药物载体的智能响应 124
5.3.1 pH响应 126
5.3.2 氧化还原响应 128
5.3.3 温度响应 129
5.3.4 磁响应 130
5.3.5 光响应 131
5.3.6 生物响应 133
5.4 介孔材料的生物安全性研究及可降解的探索 136
5.5 结论与展望 137
参考文献 137
第6章 稀土上转换发光纳米材料在生物医学中的应用 144
6.1 稀土上转换纳米材料概述 144
6.1.1 稀土上转换纳米材料发光机制 144
6.1.2 稀土上转换纳米材料的构成 146
6.2 稀土上转换纳米材料的合成 147
6.2.1 水热(溶剂热)法 147
6.2.2 共沉淀法 148
6.2.3 高温热分解法 149
6.2.4 溶胶-凝胶法 149
6.2.5 微乳液法 149
6.3 稀土上转换纳米材料的表面修饰 150
6.3.1 表面配体交换法 151
6.3.2 表面配体氧化法 151
6.3.3 阳离子辅助配体组装法 152
6.3.4 疏水作用力法 152
6.3.5 层层包裹法 153
6.3.6 无机壳层修饰法 153
6.4 稀土上转换纳米材料在生物检测领域的应用 155
6.4.1 检测模型 155
6.4.2 在核酸检测方面的应用 157
6.4.3 在疾病标志物检测方面的应用 158
6.4.4 在离子检测方面的应用 162
6.4.5 在pH 和温度检测方面的应用 164
6.5 稀土上转换纳米材料在生物成像领域的应用 165
6.5.1 稀土上转换纳米材料用于体外细胞成像 166
6.5.2 稀土上转换纳米材料用于小动物活体成像 167
6.6 稀土上转换纳米材料在活体肿瘤治疗领域的应用 172
6.6.1 稀土上转换纳米材料用于药物载体 172
6.6.2 稀土上转换纳米材料用于光动力治疗 175
6.6.3 稀土上转换纳米材料用于放疗 178
6.7 稀土上转换纳米材料的生物安全性评价 180
6.7.1 排泄 182
6.7.2 毒性 182
6.8 结论与展望 183
参考文献 184
第7章 生物矿化无机纳米材料在生物医学中的应用 190
7.1 生物矿化材料概述 190
7.1.1 生物矿化机理 191
7.1.2 生物矿化的仿生合成 191
7.1.3 仿生与矿化纳米材料 191
7.2 钙基无机矿化纳米材料 192
7.2.1 纳米碳酸钙 193
7.2.2 纳米碳酸钙合成方法 194
7.2.3 无定形纳米碳酸钙的生物应用 196
7.3 纳米磷酸钙 198
7.3.1 纳米磷酸钙合成方法 199
7.3.2 纳米磷酸钙的生物应用 202
7.4 其他无机矿化纳米材料 204
7.4.1 含铁矿化纳米材料 205
7.4.2 二氧化硅矿化纳米材料 208
7.4.3 新型仿生矿化纳米材料 210
7.5 结论与展望 212
参考文献 213
第8章 低维碳基纳米材料在生物医学中的应用 217
8.1 低维碳材料概述 217
8.2 碳点 218
8.2.1 碳点合成 219
8.2.2 碳点在生物医学领域的应用 221
8.2.3 基于碳点的生物成像 222
8.2.4 基于碳点的肿瘤治疗 222
8.3 碳纳米管 225
8.3.1 碳纳米管的表面修饰 227
8.3.2 碳纳米管在生物成像上的应用 229
8.3.3 碳纳米管在药物和基因输送方面的应用 237
8.3.4 碳纳米管在肿瘤治疗方面的应用 239
8.4 纳米石墨烯 241
8.4.1 纳米石墨烯的制备 242
8.4.2 纳米石墨烯的表面修饰 243
8.4.3 纳米石墨烯在药物和基因输送方面的应用 245
8.4.4 纳米石墨烯在组织工程中的应用 247
8.4.5 纳米石墨烯在肿瘤治疗方面的应用 248
8.4.6 基于纳米石墨烯及其复合物的生物成像和成像指导的肿瘤治疗 251
8.5 碳基纳米材料的毒性及生物安全性 255
8.5.1 碳基纳米材料对细胞的毒性 255
8.5.2 碳基纳米材料的体内毒性 257
8.6 结论与展望 261
参考文献 262
第9章 过渡金属硫族化合物与其他二维无机纳米材料在生物医学中的应用 273
9.1 二维过渡金属硫族化合物简介 273
9.2 二维TMDC纳米材料的制备方法 274
9.2.1 自上而下法 274
9.2.2 自下而上法 276
9.3 二维TMDC纳米材料的表面修饰 277
9.4 生物检测 280
9.5 生物成像 282
9.5.1 光声成像 283
9.5.2 X射线计算机断层扫描成像 283
9.5.3 磁共振成像 284
9.5.4 荧光成像 285
9.5.5 多模态成像 286
9.6 肿瘤治疗 288
9.6.1 光热治疗 288
9.6.2 放射治疗 289
9.6.3 药物装载与联合治疗 290
9.6.4 基于TMDC的复合材料在联合治疗中的应用 293
9.7 抗菌应用 295
9.8 二维TMDC纳米材料的毒性初步研究 295
9.9 结论与展望 298
参考文献 299
第10章 无机纳米材料在生物医学应用中的挑战与展望 305
参考文献 307
关键词索引 309
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