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量子ドットの生命科学領域への応用

  • Application of Quantum Dot in Life Science
★ バイオイメージング、薬物担体など生命科学に応用される「量子ドット」の研究開発を「素材、特性」、「製造」、「加工」、「応用」「計測機器」に大別し、その最新の解説を掲載!
★ 微粒子関連、バイオイメージングをはじめとするバイオ関連の研究開発者へおすすめ!

商品コード: T0576

  • 監修: 山本重夫
  • 発行日: 2007年8月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、248ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-948-1
こちらの書籍については、お問い合わせください。
  • 量子ドット / バイオイメージング / 薬物担体 / 蛍光プローブ / バイオセンサー / 製造 / 加工 / 計測

刊行にあたって

 本書は、日本の産業界に向けた勧誘の書です。
 今、ここに「量子ドット」という科学と、それを巡る各種の技術が発展を続けています。とくに生命科学と量子ドットとの関連はますます重要性が高まるものと考えられています。ただ、量子-生命という関係は一見縁遠いものとの見られていることも事実です。そこで量子ドットとは何ぞや、どのような「素材」が用いられているか、どのように「製造」するか、どのように「加工」するか、どのように生命科学領域に「応用」するかなどについて、大学等研究機関の第一線研究者にご解説頂き、わが国の各種産業界が量子ドットを産業として受け入れられる状況を作り出す一助となり得ればというのが本書の目的です。
 本書は、大学等の「知」を書によって産業界に届けることを目的にして編集されたものであり、とくに生命科学に少しでも関心のある産業界の方々に購読されることを願うとともに、著者の属する大学等と共同して「知」の製品化・商品化がなされることを期待しているところです。
(「はじめに」より抜粋)

2007年8月  株式会社ビーアールディー 山本重夫

著者一覧

山本重夫   (株)ビーアールディー 代表取締役社長
岩崎 裕   大阪大学 産業科学研究所 教授
前之園信也   北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 准教授
石川 満   (独)産業技術総合研究所 健康工学研究センター 生体ナノ計測チーム 研究チーム長
馬場耕一   東北大学 多元物質科学研究所 助教
鶴岡孝章   甲南大学 大学院自然科学研究科
赤松謙祐   甲南大学 理工学部 機能分子化学科 准教授
縄舟秀美   甲南大学 理工学部 機能分子化学科 教授
鳥本 司   名古屋大学 大学院工学研究科 教授
岡崎健一   名古屋大学 大学院工学研究科 助教
大谷文章   北海道大学 触媒化学研究センター 教授
佐藤慶介   (独)物質・材料研究機構 量子ビームセンター イオンビームグループ NIMSポスドク研究員
曽我公平   東京理科大学 基礎工学部 材料工学科 准教授
中村浩之   (独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 主任研究員
上原雅人   (独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 研究員
前田英明   (独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 グループ長
佐々木隆史   東北大学 多元物質科学研究所 融合システム研究部門 プロセスシステム研究分野
名嘉 節   東北大学 多元物質科学研究所 融合システム研究部門 プロセスシステム研究分野 准教授
大原 智   東北大学 多元物質科学研究所 融合システム研究部門 プロセスシステム研究分野 助教
阿尻雅文   東北大学 多元物質科学研究所 融合システム研究部門 プロセスシステム研究分野 教授
古性 均   筑波大学 大学院数理物質科学研究科
長崎幸夫   筑波大学 学際物質科学研究センター 教授
小田 勝   東京農工大学 大学院共生科学技術研究院 助教
谷 俊朗   東京農工大学 大学院共生科学技術研究院 教授
神  隆   北海道大学 電子科学研究所 電子機能素子部門 助教
金原 数   東京大学 大学院工学系研究科 化学生命工学専攻 准教授
山本健二   国立国際医療センター研究所 国際臨床研究センター センター長
藤岡宏樹   国立国際医療センター研究所 国際臨床研究センター 流動研究員
星野昭芳   (独)日本学術振興会 特別研究員;国立国際医療センター研究所 国際臨床研究センター 協力研究員
真鍋法義   (財)医療機器センター 流動研究員;国立国際医療センター研究所 国際臨床研究センター 協力研究員
樋口秀男   東北大学 先進医工学研究機構 ナノメディシン分野 教授
大庭英樹   (独)産業技術総合研究所 生産計測技術研究センター 主任研究員
新倉謙一   北海道大学 電子科学研究所 准教授
居城邦治   北海道大学 電子科学研究所 教授
大石正道   北里大学 理学部 物理学科生体分子動力学研究室 専任講師
渡邉朋信   (独)科学技術振興機構 さきがけ研究員
小林正樹   東北工業大学 工学部 知能エレクトロニクス学科 教授
羽毛田靖   東亜ディーケーケー(株) 開発本部 開発一部 企画開発グループ 主任研究員

目次

【第I編 量子ドットの構造・光学特性】
第1章 各種量子ドットの光学特性と化学特性及びバイオセンサーへの応用
1. はじめに
2. 量子ドットの発光とサイズ依存性
3. 金属ナノ粒子の光増強
4. 量子ドットのその他の性質
5. 走査トンネル顕微鏡発光解析法
6. おわりに

第2章 バイオ応用に適したコア/シェル型量子ドット
1. はじめに
2. II-VI族コア/シェル型量子ドット
3. III-V族コア/シェル型量子ドット
4. その他のコア/シェル型量子ドット
4.1 シリコン量子ドット
4.2 ドープ量子ドット
4.3 メタル量子ドット

第3章 量子ドットの構造と光学特性の最近の話題と課題
1. まえがき
2. 量子ドット技術バイオ応用の動向
3. 量子ドット結晶成長初期過程の解析
3.1 序論
3.2 CdSe量子ドットの調製
3.3 実験結果
3.4 理論計算
3.5 HOMO-LUMO遷移
3.6 今後の課題
4. 量子ドット発光の点滅現象
4.1 序論
4.2 実験結果
4.3 今後の課題

第4章 有機ナノ結晶:その光学特性を用いる今後の展開―バイオフォトニクスではどこまで研究が進んだか―
1. はじめに
2. 有機ナノ結晶の作製法:再沈法
3. 有機ナノ結晶の結晶サイズに依存した光学特性
4. 再沈法のバイオフォトニクスへの応用
4.1 近赤外蛍光色素および二光子励起蛍光色素を内包したポリ乳酸ナノ粒子
4.2 光増感剤ナノ結晶を用いた癌の光線力学療法における新規なドラッグデリバリーシステム
5. おわりに

第5章 半導体ナノ粒子の合成と発光特性制御
1. はじめに
2. 半導体ナノ粒子の合成
2.1 逆相ミセル法
2.2 有機金属熱分解法
2.3 水溶液合成法
2.4 コアシェルナノ粒子合成法
2.5 合金型ナノ粒子合成法
3. 半導体ナノ粒子の発光波長制御
3.1 半導体ナノ粒子の合成
3.2 半導体ナノ粒子の発光波長制御
3.3 発光波長変化のメカニズム
4. おわりに

【第II編 量子ドットの製造】
第6章 光化学反応を用いる単分散半導体ナノ粒子の作製と光機能材料への応用
1. はじめに
2. サイズ選択的光エッチング法:光を用いる半導体ナノ粒子の単分散化
3. サイズ選択的光エッチングを利用するコア・シェル構造粒子のナノ構造制御
4. ジングルベル型構造体の光機能材料への応用
4.1 シリカ被覆セレン化カドミウムナノ粒子を用いる発光材料
4.2 発光応答の分子サイズ依存性
4.3 高活性光触媒への応用
5. おわりに

第7章 生体適合性材料を被覆したナノシリコン粒子の開発と半導体ナノ粒子のin Vitro、in Vivo試験
1. はじめに
2. ダイヤモンド状炭素膜の基礎特性
2.1 試料の作製方法
2.2 ダイヤモンド状炭素膜の光学的透過率およびシリコンとの密着性評価
3. ダイヤモンド状炭素膜を被覆したナノシリコン粒子の諸特性
3.1 試料の作製方法
3.2 ナノシリコン粒子の表面状態
3.3 溶液内での発光特性および発光輝度の経時特性評価
4. ナノシリコン粒子のin Vitro試験
4.1 実験方法
4.2 細胞生存率評価
4.3 細胞内での発光観察
5. ナノシリコン粒子のin Vivo試験
5.1 実験方法
5.2 生体内におけるナノシリコン粒子の流動性評価および発光観察
6. おわりに

第8章 フォトニックナノ粒子の近赤外励起バイオフォトニクスへの応用
1. はじめに
2. 希土類発光体と近赤外励起発光
3. 希土類発光セラミックナノ粒子(RED-CNP)のバイオイメージング応用
3.1 RED-CNPに要求される条件
3.2 希土類発光セラミックナノ粒子の合成
3.3 希土類発光セラミックナノ粒子の表面修飾
4. おわりに

第9章 マイクロリアクターによる蛍光ナノ粒子の合成と特性制御
1. はじめに
2. マイクロリアクターによるナノ粒子合成の意義
3. マイクロリアクターによるCdSdナノ粒子の合成
4. ナノ粒子の被覆と表面改質
5. ナノ粒子の複合構造設計による機能化
6. カルコパイライト型蛍光ナノ粒子
7. おわりに

【第III編 量子ドットの表面修飾】
第10章 蛍光特性ナノ粒子の表面修飾
1. 背景
2. 超臨界水熱法によるナノ粒子合成
3. 酸化物ナノ粒子の超臨界水熱合成とin-situ表面修飾
3.1 酸化物ナノ粒子の合成
3.2 有機分子によるin-situ表面修飾

第11章 生体反応検出用蛍光プローブへの応用
1. はじめに
2. 高発光量子収率を有する半導体ナノ粒子の合成
3. 粒子表面処理による水への分散性の向上
4. バイオアッセイへの応用
5. まとめ

第12章 高品位CdSe/ZnS/TOPO系ナノ微結晶の合成とその光物理―発光の周辺雰囲気依存性―
1. はじめに
2. CdSe/ZnS/TOPO系ナノ微結晶の合成と基礎光物性
3. ナノ微結晶の発光特性-周辺環境依存性
3.1 計測用試料、計測方法
3.2 アンサンブル試料の発光特性―周辺雰囲気依存性
3.3 単一ナノ微結晶の発光特性―周辺雰囲気依存性
4. 今後の展望

第13章 表面の化学修飾による量子ドットの水溶化―カリックスアレーンを用いた高輝度水溶性量子ドットの作製―
1. はじめに
2. 表面被覆による量子ドットの水溶化法
2.1 配位子交換による表面被覆
2.2 カプセル化による表面被覆
3. カリックスアレーンを被覆剤として用いた高輝度水溶性量子ドットの作製法
3.1 カルボン酸誘導体被覆水溶性量子ドット
3.2 スルホン化カリックスアレーンのアルキル誘導体被覆水溶性量子ドット
4. その他の両親媒性カリックスアレーンによる量子ドットの水溶化
5. おわりに

【第IV編 量子ドット特性の利用】
第14章 半導体ナノ粒子複合体を用いる機能性材料の創製と応用
1. ナノ粒子
2. タンパク質とナノ粒子の複合化
3. シャペロニンとCdSナノ粒子の複合化
4. まとめ

第15章 量子ドット医薬の開発と分子標的薬物担体への展開

第16章 量子ドットを用いたがん細胞の単一分子イメージング
1. はじめに
2. 量子ドットの優れた蛍光特性と欠点
3. 量子ドットの生物科学への応用の概要
4. 蛍光量子ドットを用いたタンパク質1分子のナノ蛍光イメージング
5. 量子ドットによる細胞内ナノイメージング
6. 免疫染色における量子ドットの応用
7. マウス内in vivo単粒子イメージング
8. おわりに

第17章 生体分子に量子ドットを標識して用いるバイオイメージング
1. はじめに
2. 量子ドットによる生体分子の標識化
3. 量子ドットを用いたバイオイメージング技術
3.1 in vitroバイオイメージング技術
3.2 in vivoバイオイメージング技術
4. FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)への量子ドットの応用
4.1 FRETとは
4.2 FRETを用いたsiRNAへの量子ドット応用技術
5. おわりに

第18章 細胞ストレスのイメージングを目指した糖鎖修飾量子ドットの作製
1. はじめに
2. 糖鎖クラスター効果と糖鎖提示微粒子に関する研究
3. 糖鎖及び糖鎖関連分子の細胞内イメージング技術に関する研究
4. 糖鎖提示量子ドットの合成法とキャラクタリゼーション
5. 糖鎖提示量子ドットの細胞内挙動と細胞ストレスイメージングへの展開
6. おわりに

第19章 量子ドットを用いたタンパク質翻訳後修飾の解析
1. はじめに
2. 翻訳後修飾に重点をおいた疾患プロテオーム解析の重要性
3. 二次元電気泳動(2-DE)法とウェスタンブロッティング法による翻訳後修飾解析
4. 酸化傷害タンパク質検出法の開発
4.1 ビオチンヒドラジドを用いた酸化修飾(カルボニル化)検出法の概略
4.2 糖尿病モデルラット筋肉における酸化傷害プロテオーム解析
4.2.1 実験材料
4.2.2 サンプル調製
4.2.3 一次元目アガロース等電点電気泳動
4.2.4 二次元目SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)
4.2.5 ウェスタンブロッティング
4.2.6 糖尿病ラットとそのコントロールにおけるカルボニル化タンパク質の比較
4.3 酸化傷害プロテオーム解析から得られた教訓
5. 量子ドットを用いた酸化傷害タンパク質の網羅的検出
5.1 実験材料
5.2 サンプル調製
5.3 一次元目アガロース等電点電気泳動
5.4 二次元目SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)
5.5 ウェスタンブロッティング
6. おわりに

【第V編 計測機器】
第20章 バイオイメージング用の光学技術と解析技術
1. 光学技術と解析技術の発展
2. 二次元空間における単粒子追跡法
3. 三次元共焦点顕微鏡と三次元単粒子追跡
4. 二焦点分岐光学と三次元粒子ナノ追跡法
5. 二焦点分岐光学の拡張性
6. おわりに

第21章 量子ドットを用いた生体機能非侵襲計測のための蛍光画像計測技術の開発
1. まえがき
2. 自家蛍光分離のための分光画像および時間分解画像計測
2.1 蛍光分光画像計測法
2.2 時間分解蛍光寿命画像計測法
3. 超音波タグ蛍光画像計測法による生体深部の蛍光イメージング
3.1 超音波タグ蛍光画像計測法の原理
3.2 超音波タグ蛍光画像計測法による生体イメージング
4. おわりに

第22章 波長可変液晶分光フィルタを用いる量子ドット計測技術
1. はじめに
2. 波長可変液晶分光フィルタ
3. 波長可変液晶分光フィルタを用いたイメージング装置の概要
4. 量子ドット試薬を用いた蛍光分光イメージング解析
5. おわりに
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