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三十年来,表面等离子体共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)技术朝着高通量、高灵敏、高空间分辨和多功能等方向飞速发展,应用领域不断被拓宽。其中,表面等离子体共振成像(Surface Plasmon Resonance Imaging,SPRi)技术凭借高通量的优势,成为了近年来的研究热点,相关领域对其提出了越来越高的要求。另外,包括细菌和流感病毒在内的微生物因数量多、变异快,影响着人类的正常生活。因此,提升SPRi传感器的性能,将其应用于微生物检测,具有重大意义。本课题的主要研究内容和成果包括:(1)分析了偏振控制光强调制型SPRi传感器的基本原理,对常用的功能金膜纯水消光方法中的光学参数进行了优化设计及误差仿真,构建了偏振控制光强调制型SPRi传感器系统。测试了传感器的性能,NaCl溶液检出限在50-100 mg/L之间。(2)提出了优化设置消光折射率的方法,即通过改变消光折射率来提高纯水折射率区域的灵敏度,打破了需真实液体消光的思想。构建了基于该方法的SPRi传感器,并进行性能测试,折射率分辨率达到1.35×10-6RIU,NaCl溶液的检出限为25mg/L,最小可检测稀释51200倍的BSA抗体溶液。该方法实用性强,实现了 SPRi传感器对微量水溶液样品的高灵敏检测。(3)研究了零相移数字滤波、小波分析和希尔伯特-黄变换(Hibert-Huangtransform,HHT)变换三种数据处理方法及其在SPRi传感器折射率样品和生物样品检测实验中的应用。HHT变换独具自适应性的特点,可对不同的实验数据,产生相应的基函数,且操作简便,能够获得较为理想的滤波处理效果,从而提高传感器的性能。(4)开展了高通量在线培养、实时检测大肠杆菌的SPRi实验。分别试验了 0.5 μL和1.5 μL两个体积的微腔,结果表明,液滴体积越小,细菌生长扩增速度越快;利用0.5 μL微腔,可在10 h内检测105CFU/mL的大肠杆菌。该方法拓展了 SPRi技术的应用领域,有望解决食品安全等领域细菌检测时间过长、操作繁琐等问题。(5)利用课题组自行研制的通道型角度调制SPR传感器,分别基于抗原-抗体识别体系和碱基互补配对识别体系,进行了 H7N9亚型流感病毒的两项检测实验。两种方法均可检测流感病毒的H7亚型,且简便快速、成本较低,可作为现有流感病毒识别和检测方法的补充,并可作为SPRi传感器高通量样品检测的基础。