Fractal Analysis of the Binding and Dissociation Kinetics for Different Analytes on Biosensor Surfac pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Sadana, Ajit/ Sadana, Neeti, M.D.

出品人:

页数:372

译者:

出版时间:2008-1

价格:$ 242.95

装帧:

isbn号码:9780444530103

丛书系列:

图书标签:

Biosensors
Fractal Analysis
Binding Kinetics
Dissociation Kinetics
Surface Chemistry
Analytical Chemistry
Biochemistry
Nanotechnology
Materials Science
Biointerfaces

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具体描述

Biosensors are finding increasing applications in different areas. Over the last few years the areas where biosensors may be used effectively has increased dramatically. This book like the previous four books on analyte-receptor binding and dissociation kinetics by this author addresses the often neglected area. The kinetics of binding and dissociation in solution to appropriate receptors immobilized on biosensor surfaces occurs under diffusional limitations on structured surfaces. The receptors immobilized on the biosensor surface contribute to the degree of heterogeneity on the sensor chip surface.The fractal analysis examples presented throughout the book provide a convenient means to make quantitative the degree of heterogeneity present on the sensor surface, and relates it to the binding and dissociation rate coefficients. The fractal dimension is a quantitative measure of the degree of heterogeneity present on the biosensor surface. The book emphasizes medially-oriented examples. The detection of disease-related analytes is also emphasized. The intent being that if intractable and insidious diseases are detected earlier, they will be controlled better, eventually leading to a better prognosis. Chapter 3 is a new chapter that emphasizes enhancing the relevant biosensor performance parameters such as sensitivity, stability, selectivity, response time, etc. As usual, as done in previous books by this author, the last chapter provides an update of the economics involved in biosensors, and the difficulties encounters in starting-up a biosensor company.Modelling of binding and dissociation kinetics of analyte-receptor reactions on biosensor surfaces: provides physical insights into these reactions occurring on biosensor surfaces. Very few researchers even attempt to analyze the kinetics of these types of reactions. Fractal analysis used to model the binding and dissociation kinetics: original and unique approach. Economic analysis provided in the last chapter: helps balance the book; besides providing much-needed information not available in the open literature. Emphasis on improving biosensor performance parameters: helps make biosensors better. Empahsis on medically-related analytes: helps in prognosis of diseases.

波动、复杂系统与信息传递：跨学科视野下的新探索书籍主题：本书汇集了来自物理学、数学、信息科学与生物工程学等多个领域的最新研究成果，深入探讨了复杂系统中固有的波动性、非线性动力学行为，以及这些特性如何影响信息在不同介质中的有效传递、存储与解码。全书聚焦于如何利用高阶统计分析工具和拓扑学原理，来理解和预测传统线性模型难以解释的现象。核心内容概述：本书的结构围绕三大核心支柱展开：非平衡态动力学的基础理论、复杂网络中的信息熵度量，以及在多尺度系统中的涌现行为分析。第一部分：非平衡态热力学与随机过程的精细刻画本部分着重于超越经典平衡态描述的局限性，深入研究远离热力学平衡状态下系统的演化规律。 1. 随机游走与异速扩散（Anomalous Diffusion）：传统的布朗运动模型在描述介观尺度或受限空间（如多孔介质、生物细胞质）中的粒子运动时显得力不从心。本书首先回顾了朗之万方程的推广形式，随后详细介绍了Lévy飞跃模型、分数布朗运动（Fractional Brownian Motion）以及时间分数阶微积分在描述这些异速扩散现象中的应用。重点讨论了如何通过分析均方位移（MSD）的幂律指数，来区分粘滞性限制（Subdiffusion）和空穴-阻塞（Trapping）机制。 2. 涨落与耗散原理（Fluctuation-Dissipation Theorem in Non-Equilibrium Systems）：详细阐述了如何在非平衡系统中重新审视涨落与耗散之间的关系。引入了昂萨格倒易关系（Onsager Reciprocal Relations）的推广，并探讨了最新的起搏理论（Stochastic Thermodynamics）框架，特别是关于非平衡功的计算和信息耗散的联系。书中通过对Jarzynski等式和Crooks波动定理的推导与应用，展示了如何从微观可逆性中导出宏观不可逆性，为理解生命体系中能量转换的效率提供了理论基础。 3. 暂态动力学与首次穿越时间（First Passage Time Problems）：对于许多物理和生物过程而言，系统达到某个阈值所需的时间（首次穿越时间）是关键参数。本章利用马尔可夫链理论和偏微分方程方法，分析了具有势垒和复杂势场地形下的穿越概率密度函数。特别关注了在随机噪声驱动下，系统如何通过量子隧穿效应或热激活机制，有效地“跳出”局部稳态。第二部分：复杂网络结构、拓扑不变量与信息流分析本部分转向系统结构对功能的影响，重点研究网络的拓扑特征如何塑造信息的有效传播和鲁棒性。 4. 网络拓扑的度量与分类：超越简单的度（Degree）和聚类系数（Clustering Coefficient）分析，本书引入了更具洞察力的拓扑不变量。讨论了图论中的谱分析方法，如拉普拉斯矩阵和邻接矩阵的特征值分布，用以刻画网络的全局连通性和模块化程度。深入探讨了小世界网络（Small-World）、无标度网络（Scale-Free）的生成模型及其在不同物理系统中的普适性。 5. 信息论在网络中的应用：重点考察了香农熵（Shannon Entropy）在描述网络状态不确定性方面的局限性，并引入了更适合描述复杂系统内在关联性的度量：互信息（Mutual Information）和转移熵（Transfer Entropy）。转移熵尤其被用来量化信息流动的方向性和因果关系，区分哪些节点是信息的真正驱动者，哪些只是被动的中继站。 6. 拓扑数据分析（Topological Data Analysis, TDA）与持续同调（Persistent Homology）：这是本书的前沿章节之一。TDA提供了一种将原始高维数据映射到稳定的拓扑特征（如“洞”和“连通分量”）的方法。通过计算数据的持续同调群，可以提取出数据集中固有的“形状”信息，这些形状信息对噪声具有极强的鲁棒性。书中展示了如何利用Betti数来量化复杂数据集（例如，材料科学中的晶格缺陷或高维相空间轨迹）中的内在连通性和环路结构。第三部分：多尺度耦合与涌现现象的建模最后一部分将目光投向跨越不同时间或空间尺度的耦合系统，以及由此产生的宏观涌现行为。 7. 多尺度建模与升尺度/降尺度方法：讨论了如何有效地在微观模拟（如分子动力学）和宏观连续介质模型（如偏微分方程）之间架起桥梁。详细介绍了粗粒化（Coarse-Graining）技术，包括基于能量最小化的方法和概率密度重整化群（Renormalization Group）在物理系统中的应用。强调了如何保持关键的守恒律和时间尺度比率在升尺度过程中不被破坏。 8. 耦合振荡器与同步现象：系统研究了大量相互作用的单元（如振荡器、单元自动机）如何通过局部耦合实现全局有序的同步行为。本书基于Kuramoto模型展开，并探讨了引入随机性（噪声）和非对称耦合后，同步的阈值、速度以及各种复杂的同步状态（如相位锁定、群同步）。这部分内容与信号处理和电网稳定性有直接关联。 9. 迟滞现象（Hysteresis）与反馈回路：探讨了系统中存在能量耗散或非对称反馈机制时出现的迟滞现象。分析了具有内禀记忆效应的非线性系统，如基于磁滞或相变材料的响应。利用非光滑动力学和 Filippov 截面理论，对这些“路径依赖”的宏观输出进行了严格的数学描述。总结：本书并非专注于某一特定学科的应用，而是提供了一套强大的、跨学科的分析工具箱。它旨在为研究人员提供必要的数学和物理基础，以严谨的方式处理现代科学中普遍存在的复杂性、随机性和多尺度耦合问题。读者将学会如何从看似杂乱无章的数据中提取出隐藏的拓扑结构，并利用非平衡统计方法预测系统的动态演化路径。