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翻訳 バイオエレクトロニクス
〜理論から応用まで〜
[コードNo.08NTS208]

■体裁/ B5判・488頁
■発行/ 2008年 8月 1日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 37,584円(税込価格)

バイオセンサー、バイオ燃料電池、DNAコンピュータ等々・・・。広範な応用展開に向けて、本書は基礎から応用までを丁寧に解説した、まさにバイブル!!

原書
Bioelectronics From Theory to Applications, edited by Itamar Willner and Eugenii Katz, wiley (2005).

監 訳
高木建次高木技術士事務所

翻訳者(掲載順)
高木建次高木技術士事務所
工藤季之就実大学薬学部薬学科基礎薬学分野(生物系)准教授(統合生物学)
柿谷均(財)相模中央化学研究所
大村浩大村技術士事務所
堀内秀紀(株)東芝 研究開発センター事業開発室
石井一夫東京理科大学DDS研究センター

詳細目次
第1章バイオエレクトロニクス─序論─
第2章タンパク質を介する電子移動
2.1電子エネルギーの特性
2.2電子トンネル現象の理論
2.3トンネル経路
2.4結合により制限されたET(電子移動)速度と経路モデルの検証
2.5多重トンネル経路モデル
2.6タンパク質間電子移動:ドッキングとトンネル現象
2.7電子移動の理論における新しい方向と実験
2.8まとめ
第3章酸化還元酵素の電極上での再構成:
機能化電極界面における電子移動の基礎とバイオセンサー・バイオ燃料電池への応用
3.1
3.2再構成酸化還元タンパク質により機能化された電極
3.2.1分子リレーシステム、またはポリマーリレーシステムを用いた再構成フラビン酵素電極
3.2.2カーボンナノチューブあるいは導電性ポリマーワイヤ上での再構成によるフラビン酵素の電気接触
3.2.3金属ナノ粒子を用いたフラビン酵素の電気接触
3.2.4再構成キノンタンパク質から成る集積化電気接触電極
3.2.5電気接触した再構成ヘムタンパク質
3.2.6電極上でのde novo ヘムタンパク質の再構成
3.3補因子─酵素親和性複合体の表面上での架橋結合による酸化還元タンパク質の電気接触
3.3.1集積化NAD(P)依存性酵素電極
3.3.2集積化電気接触ヘムタンパク質電極
3.4バイオ燃料電池設計のための再構成酵素電極
3.5結論と展望
第4章電気的に接触した酵素のバイオセンサーへの応用
4.1序文
4.2バイオセンサー──バイオエレクトロニクスの先駆者
4.3センサーアレイの小型化を通して──バイオチップ
4.4バイオセンサーにおける電気的に接触した酵素へのルート
4.5酵素電極の通常の応用
4.6直接接触したタンパク質の応用研究
4.6.1酸素由来ラジカルを検出するためのタンパク質電極
4.6.2シトクロムP450─直接的な電気連絡が可能な酵素ファミリー
4.7結論
第5章電気化学的DNAセンサー
5.1序論
5.1.1指示電極
5.1.2電気化学的方法
5.2核酸自身の持つ電気活性と核酸の標識
5.2.1核酸構成要素の電気活性
5.2.2非標識核酸の分析
5.2.3核酸の電気活性標識
5.2.4信号増幅
5.3DNA およびRNA のハイブリダイゼーション検出用センサー
5.3.1DNA ハイブリダイゼーション
5.3.2DNA センサーにおける電気化学的検出
5.3.3単一表面技術(single─surface technique、SST)
5.3.4二重表面技術(double─surface technique;DST)
5.3.5DNA ハイブリダイゼーションセンサーに関するまとめ
5.4DNA 損傷検出用センサー
5.4.1DNA 損傷
5.4.2DNA 損傷と電気化学的特性との関係
5.4.3DNA 損傷センサーとしてのDNA 修飾電極
5.4.4DNA 鎖切断を検出するセンサー
5.4.5DNA 塩基に対する共有結合的損傷の検出
5.4.6非共有結合的にDNA と相互作用する遺伝毒物
5.4.7電気化学的に引き起こされるDNA 損傷
5.4.8電気化学的DNA 損傷センサーの分析応用
5.4.9DNA 損傷センサーに関するまとめ
第6章表面に固定化した生体材料の一分子レベル探査:バイオエレクトロニクスに向けて
6.1生体分子の吸着を制御する方法
6.2吸着した生体分子を調べる方法
6.3生体分子でパターン形成した表面
6.4単一の生体分子をアドレッシングする試み
6.5結論
第7章バイオエレクトロニクスセンサーのためのW属半導体と生体分子とのインターフェース
7.1序論
7.2バイオエレクトロニクスにおける半導体基板
7.2.1シリコン
7.2.2ダイヤモンド
7.3化学的な機能分子の付加
7.3.1シリコン表面への生体分子の共有結合
7.3.2DNA でコートされたシリコン表面上でのDNA のハイブリダイゼーション
7.3.3ダイヤモンド表面へのDNA の共有結合と、ハイブリダイゼーション
7.4DNA でコーティングされた材料表面の電気特性の解析
7.4.1シリコン
7.4.2DNA をコートされたダイヤモンド表面のインピーダンススぺクトロメトリー
7.5抗原─抗体検出への展開
7.6総括
第8章生体物質−ナノ粒子ハイブリッドシステムを用いたセンサーと電子デバイス
8.1序論
8.2生体分子─ナノ粒子システムの生物電気化学的応用
8.2.1ナノ粒子─酵素ハイブリッドによる生物電気化学システム
8.2.2ナノ粒子による生体認識現象のセンサーのための電気分析システム
8.3電気触媒および生体電気触媒過程のトリガーと増強のための酸化還元機能化磁性粒子の応用
8.4結論と展望
第9章DNAを鋳型としたエレクトロニクス
9.1序論と背景
9.2DNA を鋳型とするエレクトロニクス
9.3DNA のメタル化
9.4配列特異的分子リソグラフィー
9.5DNA 鋳型によるカーボンナノチューブ電界効果トランジスタの自己組織化
9.6まとめと展望
第10章バイオエレクトロニクスのための一分子操作
10.1一分子操作
10.1.1ガラス微小針
10.1.2レーザートラップ
10.1.3ナノメートル計測の空間および時間分解能
10.1.4分子糊(molecular glue)
10.1.5微小針法とレーザートラップ法の比較
10.2生体分子の機械的特性
10.2.1タンパク質ポリマー
10.2.2機械的に誘発される単一タンパク質分子のアンフォールディング
10.2.3相互作用する分子
10.3操作技術と分子モーター
10.3.1アクチンフィラメントの操作
10.3.2単一ミオシン分子の操作
10.3.3ミオシンの単位ステップ
10.3.4ステップサイズと非従来型(nonconventional)ミオシン
10.3.5キネシンの操作
10.4別のタイプの分子モーター
10.5相互作用力の直接測定
10.5.1正に荷電した表面間の静電力
10.5.2ミオシンフィラメントの表面力特性
第11章分子オプトバイオエレクトロニクス
11.1序論
11.2電子伝達された酸化還元酵素による生体触媒反応の光化学スイッチ
11.2.1光異性化分子で修飾した酸化還元酵素による生体触媒反応の電子伝達
11.2.2光異性化コマンドインターフェースによる酸化還元酵素の相互作用による生体触媒反応の電子伝達
11.2.3共有結合性光異性化分子による電子伝達メディエーターを用いた酸化還元酵素の生体触媒反応の電子伝達
11.3光異性体インターフェースで電子的に変換された可逆的バイオアフィニティ相互作用
11.3.1光異性化抗原に基づく可逆的な免疫センサー
11.3.2生体触媒反応と同期したバイオアフィニティ認識現象による可逆的二相性スイッチ
11.4生体触媒過程・生体認識過程の変換法としての光電流生成
11.4.1光誘導電気伝達過程に同期した酵素─生体触媒反応
11.4.2光誘導性電子移動過程に同期する生体認識現象
11.5結論
第12章ニューロン・半導体インターフェース
12.1序論
12.2イオン・電子インターフェース
12.2.1プレーナー型(平面型)コア─コート伝導体
12.2.2細胞・シリコン接合の間隙
12.2.3間隙のコンダクタンス
12.2.4細胞・シリコン接合のイオンチャネル
12.3ニューロン・シリコン回路
12.3.1ニューロン活動のトランジスタ記録
12.3.2ニューロン活動の容量性刺激
12.3.3シリコンチップ上の二つのニューロン
12.3.4明確な神経回路網へ向けて
12.4脳・シリコンチップ
12.4.1組織・シート伝導体
12.4.2脳切片のトランジスタ記録
12.4.3脳切片の容量性刺激
12.5要約と展望
第13章S─layer タンパク質のバイオエレクトロニクスへの応用
13.1序論
13.1.1ナノテクノロジーへの応用
13.2S─layer タンパク質とポリン
13.2.1テーラーメードS─layer タンパク質層の構築原理
13.2.2S─layer の化学修飾
13.2.3非共有結合的な力による相互作用
13.3複合型バイオエレクトロニクスシステムのために開発された実験法
13.3.1電子顕微鏡
13.3.2複合X 線・中性子反射率測定法
13.3.3タンパク質で機能的に修飾されたカンチレバーチップを用いた原子間力顕微鏡
13.3.4走査型電気化学顕微鏡
13.4S─layer タンパク質の表面加工への応用
13.4.1透過性障壁としてのS─layer タンパク質
13.4.2脂質インターフェースでのS─layer タンパク質
13.4.3S─layer 格子への超分子結合部位の導入
13.5S─layer を用いた分子ナノテクノロジー
13.5.1遠紫外線照射(DUV)によるS─layer 格子のパターン形成
13.5.2生体鋳型として、Bacillus sphaericus 由来S─layer タンパク質で作った結晶化表面を持つ金と白金の超格子の、S─layer テンプレート設計による半導体と金属ナノ粒子の合成
13.5.3S─layer で支持された白金ナノクラスターの生成
13.5.4Bacillus sphaericus NCTC 9602 由来のS─layer タンパク質により形成されるプロテインチューブの形成と選択的メタル化
13.5.5S─layer/硫化カドミウムの超格子
13.6S─layer 格子への酵素の固定化と電気伝導(センサーへの応用)
13.6.1S─layer とグルコースオキシダーゼによる電流測定バイオセンサー
13.6.2S─layer とグルコースオキシダーゼに基づく光学バイオセンサー
13.7結論
第14章核酸によるコンピューティング
14.1序論
14.2大規模並列処理アプローチ
14.2.1Adleman の初の実験
14.3Seeman─Winfree パラダイム:分子自己集合(分子自己組織化)
14.4Rothemund─Shapiro パラダイム: 刺激状態マシン
14.5コンピューティングにおける核酸触媒
14.6結論
第15章結論と展望

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