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光波导生物传感器是光学生物传感器热门研究方向之一,具有可集成化、多功能化等特点。随着纳米材料的不断发展,贵金属纳米颗粒独特的局域表面等离子体共振效应(Localized Suface Plasmon Resonance,LSPR)在光波导生物传感领域拥有越来越广泛的应用。采用聚合物材料制备的基于金纳米球颗粒LSPR效应的聚合物光波导生物传感器具有工艺简单、灵敏度高、选择性好、适合在硅片上大规模集成化等特点,前景广阔。本论文对聚合物光波导生物传感器的器件制备、性能测试、传感测试等方面进行了研究,具体工作如下:1.利用柠檬酸钠还原法制备了形貌均匀、分散性良好的粒径为40nm的金纳米球颗粒溶胶。采用自组装单层膜技术(self-assembled monolayers,SAMs)将金纳米球颗粒通过化学键固定在聚合物SU-8薄膜表面,制成聚合物传感膜。将聚合物传感膜放入不同折射率的溶液中进行紫外可见吸收测试,结果显示,随着溶液折射率的增大,其LSPR波峰吸光强度也逐渐增大且呈线性的关系。当溶液折射率由1.333增加到1.370时,波峰吸光强度增加了 5.3%,灵敏度为0.11AA/RIU。2.通过Au-S键将兔抗人IgG抗体绑定到聚合物传感膜表面制备聚合物生物传感膜,测定不同浓度的人IgG抗原溶液。结果表明,聚合物生物传感膜LSPR波峰吸光强度变化量随人IgG抗原浓度的增加而增大。人IgG抗原浓度检测下限为0.lμg/ml,上限为40μg/ml,大于上限值后,吸光强度无明显变化,趋于饱和。抗原抗体非特异性结合测试表明兔抗人IgG抗体不与兔IgG抗原发生反应,传感膜选择性较好。3.采用聚合物SU-8材料制备了矩形聚合物光波导传感器,光波导截面尺寸为114μ×52μm。传感器LSPR波峰吸光强度随表面滴加NaCl溶液的折射率增大而增大,且呈线性关系,当溶液的折射率由1.342增加到1.379时,传感器LSPR波峰吸光强度增加了 5.6%,灵敏度为2.3083ΔA/RIU。与LSPR聚合物传感膜相比,聚合物光波导传感器的灵敏度提高了约21倍;与截面尺寸为12μm×5μm的聚合物SU-8光波导传感器件相比,其灵敏度提高了约24%。4.将兔抗人IgG抗体绑定到聚合物光波导传感器上,制备了用于人IgG抗原检测的聚合物光波导生物传感器,初步实现了对人IgG抗原溶液的传感检测。生物传感器的LSPR波峰吸光强度变化量随抗原的浓度的增加而增大,检测抗原浓度范围为 0.1μg/ml—40μg/ml。