生物医学微系统技术及应用

生物医学微系统技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:化学工业出版社
作者:蒋稼欢
出品人:
页数:380
译者:
出版时间:2006-3
价格:59.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787502580544
丛书系列:
图书标签:
  • 生物医学工程
  • 微系统技术
  • 微流控芯片
  • 生物传感器
  • 医学诊断
  • 药物递送
  • 组织工程
  • 生物材料
  • 微纳米技术
  • 实验室芯片
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具体描述

生物医学微系统是指涉及生命科学和技术各领域中具有在微米级尺度上起功能效用的微结构或微组件及其集成物。

  本书旨在刻画利用微系统技术去解决生物医学分析问题的方法和思路,内容包括微阵列芯片在内的微图型化技术、与生物分子及细胞生物学中研究和流程紧密结合的微流动技术等,主要反映软刻技术思路在生物科学和生物工程领域中的结合与渗透,并描述从生物分子水平到细胞水平中所展现的相当丰富的微技术形式和过程,使读者既能领略这一前沿领域的发展轮廓,又可把其中一些细节及数据作为继续深入研究的起点。

  本书适合从事生物医学微米纳米技术及相关专业的科研工作者、教师、研究生和本科生阅读参考。

《生物医学微系统技术及应用》 本书是一部深入探讨生物医学微系统技术前沿进展及其广泛应用的专著。全书围绕微流控技术、微传感器、微执行器、微电子学在生命科学和医学领域的集成应用展开,系统阐述了生物医学微系统的设计、制造、表征及关键性能。 核心内容涵盖: 微流控芯片技术: 详细介绍了微流控芯片在细胞培养、单细胞分析、药物筛选、基因测序、体外诊断等方面的设计原理、材料选择、加工工艺以及在样本制备、反应控制、信号检测等关键环节的优化策略。重点探讨了微通道几何构型、流体动力学特性、表面改性技术对流体行为和生物反应效率的影响。 生物传感器与微传感器: 阐述了各类生物识别元件(如抗体、核酸、酶、细胞)与微型换能器(如电化学、光学、压电、声学)的耦合机制。内容涵盖了电化学传感器在血糖、pH、离子检测中的应用,光学传感器在荧光标记、SPR、拉曼光谱分析中的作用,以及压电和声学传感器在生物质量检测和流体传感方面的潜力。特别关注了高灵敏度、高选择性、实时监测和现场检测(Point-of-Care)的传感器开发策略。 微执行器与微驱动技术: 探讨了微流体驱动方式,包括静电驱动、热驱动、压电驱动、磁驱动以及微泵和微阀的设计与控制。详细介绍了如何利用这些微执行器实现流体精确控制、混合、分离、输运等功能,为构建复杂的生物分析系统提供了动力基础。 微电子学在生物医学中的集成: 关注如何将微电子学器件(如ASICs、FPGA、微处理器)与微流控芯片集成,实现信号处理、数据分析、通信和控制功能。探讨了低功耗设计、生物兼容性封装以及无线数据传输技术在可穿戴医疗设备和植入式生物电子器件中的应用。 生物医学微系统的设计与制造: 详细介绍了微电子制造技术(如光刻、刻蚀、沉积)、微机械加工技术(如LIGA、MEMS)以及软光刻、3D打印等新兴制造方法在微流控芯片和微传感器制造中的应用。重点讨论了材料选择(如PDMS, Glass, Silicon, Polymers)对器件性能的影响,以及界面工程、表面功能化在提升生物兼容性和检测灵敏度中的作用。 生物医学微系统的表征与测试: 介绍了用于评估微系统性能的关键测试方法,包括流体特性分析、电化学参数测试、光学性能表征、以及生物功能验证。强调了标准化的测试流程和数据分析方法对于确保器件可靠性和可重复性的重要性。 关键应用领域: 临床诊断与体外诊断(IVD): 详述了生物医学微系统在即时检验(POCT)、分子诊断、免疫诊断、生化诊断等方面的应用,特别是在疾病早期筛查、个性化医疗和家庭健康监测中的价值。 药物研发与筛选: 介绍了微流控芯片在高通量药物筛选、药物毒性评估、药物递送系统开发以及疾病模型构建中的应用,有效提高了研发效率并降低了成本。 细胞与组织工程: 探讨了微系统在细胞培养、三维细胞模型构建、组织工程支架设计以及细胞行为研究中的作用,为再生医学和生物制造提供了重要工具。 生物医学研究: 阐述了微系统在单细胞分析、基因组学、蛋白质组学、代谢组学等前沿生物学研究中的独特优势,能够提供更精细、更高通量的实验解决方案。 植入式与可穿戴生物电子器件: 关注了微型化、集成化的生物传感器在长期生理信号监测、神经接口、血糖闭环控制系统等方面的应用前景,以及相关的封装、能量供应和数据管理挑战。 本书汇集了该领域的多位顶尖学者和研究人员的最新研究成果,力求为相关领域的学生、研究人员、工程师和临床医生提供一本全面、深入、具有指导意义的参考书。通过对生物医学微系统技术的系统性梳理和前沿性的探讨,本书旨在推动该技术在促进人类健康和生命科学进步中的进一步发展。

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目录信息

读后感

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用户评价

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阅读这本书的过程,就像是在进行一场思想的漫游,作者带领我深入探讨生物医学微系统技术在“生物制造”领域所扮演的关键角色。书中详细阐述了如何利用微流控技术实现细胞、蛋白等生物分子的精确操纵和组装,为生物制造提供了新的平台和方法。我尤其对书中关于“细胞打印”(Cell Printing)的介绍感到着迷。作者解释了如何利用微流控技术,将活体细胞精确地沉积到三维支架上,从而构建具有特定结构和功能的仿生组织。这种技术在组织工程、药物研发以及生物反应器等方面展现出巨大的应用潜力。想象一下,未来我们可以根据需要“打印”出具有特定功能的生物零件,用于修复受损的组织,甚至构建人工器官。书中对多种先进的打印技术,如微滴打印、喷墨打印等,与微流控技术的结合,进行了深入的分析和阐述。此外,作者还探讨了如何利用微流控技术实现高密度细胞培养、细胞行为调控等,为生物制品的规模化生产提供了技术保障。这本书让我看到了生物技术与工程技术相结合的强大力量,以及它在未来产业发展中的无限可能。

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作为一名对生物技术充满好奇的读者,这本书为我打开了一扇通往未知领域的大门。作者在阐述生物医学微系统技术在“组织工程”和“再生医学”领域的应用时,展现了极强的前瞻性和创新性。书中详细介绍了如何利用微流控技术构建具有特定微结构和微环境的支架材料,以指导细胞的生长、分化和组织形成。例如,通过精确控制微流控通道内的流体流速和剪切力,可以模拟体内血流对血管内皮细胞的影响,从而促进血管化的形成。此外,书中还探讨了微型化电刺激、光刺激等方法在引导细胞行为方面的应用,为未来开发更具功能的组织和器官提供了新的思路。我尤其对书中关于“类器官”(Organoids)培养的章节感到兴奋,作者解释了如何利用微流控技术在体外构建高度仿真的三维细胞聚集体,模拟体内器官的结构和功能,为疾病模型研究、药物筛选和个体化治疗提供了前所未有的平台。书中对这些复杂生物过程的细致描述,以及其中涉及的先进生物学原理和工程技术,都让我深受启发。这本书不仅仅是一本技术手册,它更是一部关于生命奥秘的探索史,激励着我去思考生命的无限可能。

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这本书的深度和广度令我感到惊叹,尤其是在生物医学微系统技术与“药物研发”的交叉领域,作者展现了其深刻的洞察力。书中详细介绍了微流控技术在药物筛选、药物递送以及药物毒性评估等方面的应用。我印象最深刻的是,书中关于“微流控药物筛选平台”的阐述。作者解释了如何利用微流控芯片模拟人体内复杂的生理环境,例如,通过构建微型化的血管模型,可以模拟药物在血管中的分布和作用;通过模拟肿瘤微环境,可以更准确地评估抗癌药物的疗效和作用机制。这种高通量、自动化的药物筛选方式,不仅大大缩短了药物研发周期,降低了成本,更能提高药物筛选的准确性和效率。书中列举了大量实际案例,展示了微流控技术如何在药物研发的不同阶段发挥关键作用。此外,作者还探讨了微流控技术在改善药物递送系统方面的应用,例如,如何设计微型胶囊或纳米颗粒,实现药物的靶向递送和控释。这本书让我深刻理解到,生物医学微系统技术正以前所未有的方式,加速着新药的诞生,为人类健康带来福音。

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这本书的独特之处在于,它并没有将生物医学微系统技术孤立地看待,而是将其置于更广阔的“生物信息学”和“计算生物学”的背景下进行阐述。作者在书中详细讨论了如何利用微流控平台进行高通量的生物样本处理,为后续的基因组学、蛋白质组学等大数据分析提供支持。我印象深刻的是,书中关于“微流控高通量基因测序”的章节。作者解释了如何利用微流控芯片,将DNA样本进行片段化、扩增、测序等一系列操作,实现高效、低成本的基因测序。这种技术对于疾病的早期诊断、药物的个体化应用以及遗传病的筛查具有至关重要的意义。此外,书中还探讨了如何利用微流控技术进行大规模的蛋白质表达和分析,为研究疾病的分子机制提供支持。作者还强调了生物医学微系统技术与人工智能、机器学习等计算方法的结合,能够加速生物数据的分析和解读,从而推动生物医学研究的进步。这本书让我看到了技术融合的巨大潜力,以及它如何加速科学发现的进程。

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这本书的语言风格既严谨又富有启发性,在介绍生物医学微系统技术与“体外诊断”(IVD)相结合的方面,作者充分展现了这项技术的巨大商业价值和市场潜力。书中深入分析了微流控芯片在各种体外诊断设备中的应用,例如,如何将样本处理、反应、检测等多个步骤集成在微型芯片上,实现高通量、高灵敏度的检测。我印象特别深刻的是,书中对“即时诊断”(Point-of-Care Testing, POCT)的详细论述,作者指出,生物医学微系统技术是实现POCT的关键驱动力。通过将复杂的实验室检测流程微型化、自动化,使得医生或患者能够在诊疗现场快速获得检测结果,大大缩短了诊断时间,提高了治疗效率。书中列举了大量基于微流控技术的POCT设备案例,涵盖了传染病、心血管疾病、代谢性疾病等多个领域。例如,用于心脏标志物检测的微型免疫诊断卡,能够快速准确地评估患者的心脏状况。此外,书中还探讨了微流控技术在基因检测、细胞分选等方面的应用,为个性化医疗的发展提供了有力支撑。这本书让我深刻认识到,生物医学微系统技术不仅是前沿的科研领域,更是具有广阔市场前景的朝阳产业。

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这本书的封面设计相当吸引人,简洁的蓝白色调,搭配若隐若现的电路板纹理,仿佛预示着科技与生命的交融。当我翻开第一页,就被其中严谨的学术风格和丰富的图文资料所折服。作者在开篇就为我们勾勒出了生物医学微系统(BioMEMS)这一前沿领域的宏大图景,从其发展历史、基本原理到核心技术,都进行了深入浅出的阐述。尤其令我印象深刻的是,书中详细介绍了微流控芯片的设计、制造与表征技术,包括各种微通道的构建方法、流体控制策略以及信号检测手段。这些内容并非枯燥的技术罗列,而是通过大量实际案例和理论推导,让我们能够理解这些看似微小的结构如何在体外模拟人体内的复杂环境,从而实现对细胞、分子甚至整个生理过程的精确操控。作者对于微纳加工技术的细致讲解,也让我领略到精密制造的魅力,从光刻、刻蚀到键合,每一个环节都凝聚着人类智慧的结晶。而这些技术的应用,更是将我们的认知推向了一个新的高度。想象一下,在微小的芯片上,我们可以进行DNA测序、蛋白质分析、药物筛选,甚至模拟肿瘤的生长环境进行抗癌药物的疗效评估,这些曾经只存在于科幻电影中的场景,如今正通过生物医学微系统技术一步步变为现实。本书不仅为我们提供了坚实的理论基础,更展现了生物医学微系统技术广阔的应用前景,令人对未来医疗健康的发展充满期待。

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读完这本书,我才真正理解到生物医学微系统技术所蕴含的巨大社会价值和伦理意义。作者在探讨这项技术如何“普惠人类健康”时,着重强调了其在改善基层医疗、应对公共卫生挑战以及推动全球健康公平方面的作用。我印象最深刻的是,书中关于“低成本、便携式生物诊断设备”的论述。作者指出,微流控技术的微型化和低成本特性,使得开发价格低廉、易于使用的诊断设备成为可能,这对于医疗资源匮乏的地区具有划时代的意义。例如,利用微流控技术开发的便携式疟疾诊断试剂盒,能够让偏远地区的居民在现场快速获得检测结果,从而及时获得治疗,挽救生命。此外,书中还探讨了生物医学微系统技术在应对突发公共卫生事件中的作用,例如,在疫情监测和溯源方面,微流控技术能够提供快速、准确的检测手段。作者并没有回避这项技术发展过程中可能带来的伦理问题,例如数据隐私、技术可及性等,并提出了建设性的思考。这本书让我看到了科技的温度,以及它如何为构建一个更健康、更公平的世界贡献力量。

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每次翻阅这本书,我都会被其中对“生物成像”技术的精妙运用所折服。作者在探讨生物医学微系统技术如何助力生物成像时,详细介绍了如何将微流控技术与各种先进的成像技术相结合,实现对微观世界更精确、更全面的观察。我印象特别深刻的是,书中关于“微流控单细胞成像”的章节。作者解释了如何利用微流控芯片,将单个细胞精确地捕获、标记,并在微型化的成像区域进行高分辨率成像。这种技术能够帮助我们实时、动态地观察单个细胞在各种刺激下的行为变化,从而深入理解细胞的功能和相互作用。书中列举了大量的应用案例,例如,在免疫学研究中,可以观察淋巴细胞与病原体相互作用的过程;在癌症研究中,可以观察癌细胞的侵袭和转移机制。此外,书中还探讨了如何利用微流控技术与荧光显微镜、共聚焦显微镜等成像设备相结合,实现对细胞内分子信号的实时监测和可视化。这种将微观操纵与宏观成像相结合的技术,为我们揭示生命奥秘提供了强大的工具。

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这本书所带来的震撼,远不止于技术的介绍,更在于其对于医学发展方向的深刻洞察。作者在探讨生物医学微系统技术如何改变疾病诊断与治疗时,着重强调了“微创”、“精准”和“个体化”这几个关键词。他详细阐述了微型化传感器在体内外应用的优势,比如,利用植入式微传感器实时监测血糖、血压、心率等关键生理指标,能够及时发现疾病早期迹象,避免病情恶化。此外,书中还深入剖析了微型化给药系统(Micro-drug delivery systems)的设计理念和实现方式。这些系统能够精确控制药物释放的剂量、时间和靶向性,从而显著提高疗效并降低副作用。例如,通过微针阵列,药物可以被直接输送到皮下组织,实现无痛、高效的给药。而对于癌症等复杂疾病的治疗,微流控芯片在肿瘤细胞的分离、富集以及联合用药的体外筛选方面展现出的巨大潜力,更是让我惊叹不已。作者并没有回避这项技术所面临的挑战,例如生物相容性、长期稳定性以及成本效益等问题,但同时也以乐观的态度,指出了当前研究的突破方向和未来的发展趋势。这本书让我认识到,生物医学微系统技术不仅仅是一项工程技术,它更是一场正在发生的医学革命,正在以前所未有的方式重塑我们的健康未来。

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翻阅此书,我仿佛置身于一个充满活力的科研实验室,与作者一同探索生物医学微系统的奇妙世界。书中关于“生物传感器”的章节尤其精彩,详细介绍了基于微流控、微电子、光学等多种原理的生物传感器的设计思路和实现技术。作者以大量图表和数据说话,清晰地阐述了不同类型生物传感器的优缺点、灵敏度、特异性以及实际应用案例。比如,在传染病快速诊断方面,微流控免疫传感器能够快速、准确地检测病原体抗原或抗体,为临床诊断提供重要依据。而在环境监测领域,微型化的生物传感器同样发挥着不可替代的作用,可以实时监测水质、空气中的有害物质。最令我印象深刻的是,书中对“ lab-on-a-chip”(芯片实验室)概念的深入剖析。作者描绘了一个未来场景:将以往需要大型实验室才能完成的生物分析过程,全部集成在一个小小的芯片上。这不仅大大降低了检测成本,提高了效率,更使得在偏远地区或现场进行复杂的生物检测成为可能。这种“去中心化”的诊断模式,对于提升全球医疗健康水平具有划时代的意义。书中对多种先进的微加工技术和封装技术的介绍,更是让我对这项技术实现的难度与精妙有了更深的理解。

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