光纤LSPR光谱信号获取方法及三聚氰胺检测研究

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局域表面等离子体共振(Local surface plasmon resonance,LSPR)是贵金属内自由电子与表面入射光相互作用时发生集体震荡的现象,LSPR效应与金属纳米颗粒大小形状、介质环境密切相关。光学LSPR生物传感技术作为一种新型的快速检测技术,检测范围广,检测效率高,在生物检测领域具有重要的研究意义。基于光学LSPR生物传感技术的测试系统具有成本低、结构紧凑、性能稳定、灵敏度高、速度快、无需标记和实时监测的优点,已应用到无标记生物传感器、光开关和光波导、纳米颗粒增强拉曼光谱、光刻和亚波长成像等领域,在生物化学监测领域更是备受青睐,具有广阔的应用前景,特别是在农业生物测试领域具有很大的发展空间。论文研究主要包括以下几点:(1)深入理解光学LSPR生物传感技术机理和信号获取方法,主要包括光学SPR和光学LSPR生物传感技术机理;深入理解现有的光学LSPR信号获取方法,为光纤LSPR的生物传感装置的构建奠定基础。(2)利用多通道紫外可见光度计获取光学LSPR的三聚氰胺光谱信号并开展实验研究。采用适配体功能化金纳米颗粒(AuNPs)进行三聚氰胺定量检测,实验优化获得检测体系的最佳条件为AuNPs 100μL与适配体60μL结合24 h,与三聚氰胺反应时间25 min,NaCl浓度500 mM。在优化条件基础上分别进行了水和牛奶中三聚氰胺定量检测,在水中时三聚氰胺浓度范围01μM时吸收峰值比(A640/A520)与三聚氰胺浓度呈线性,相关系数(R2)为0.986,检测限(LOD)为22 nM。在牛奶样品溶液中三聚氰胺的浓度低于0.5μM时吸收峰值比(A640/A520)与三聚氰胺浓度呈线性,线性相关系数(R2)为0.998,最低检测限14.9 nM。(3)构建了单通道及双通道光纤LSPR生物传感信号获取装置,并在装置上进行实验验证和改进。在单通道装置上进行AuNPs的定量检测,得出吸光度与三聚氰胺浓度的线性方程为A(28)0.14?C;在双通道装置上进行AuNPs的光谱检测,计算得出通道1的平均标准偏差为0.26%,通道2的平均标准偏差为0.59%,实验结果表明双通道装置的稳定性较高,两通道间具有较好的一致性。(4)基于单通道光纤LSPR光谱检测装置检测三聚氰胺。实验了未经修饰的AuNPs定量检测三聚氰胺方法的可行性,通过检测添加三聚氰胺的AuNPs样品吸光度,建立了吸光度差值与三聚氰胺浓度之间的线性方程(35)A(28)0.026?C(10)0.01,其中线性相关系数达到0.99,检测限为33 nM。牛奶样品中回收率实验结果表明,回收率在98.9%101%。(5)论文还探索了牛奶中常见糖类物质(果糖、乳糖、葡萄糖)对AuNPs检测三聚氰胺光学LSPR信号的影响,研究了三聚氰胺类似物三聚氰酸二酰胺对光学LSPR信号的影响,结果表明糖类物质不能引起AuNPs团聚,这类物质的存在不会干扰AuNPs光学LSPR信号。三聚氰胺类似物对AuNPs团聚存在较弱的影响,但不会干扰AuNPs光学LSPR三聚氰胺信号。纳米金光学LSPR三聚氰胺检测方法,检测快速,对实际牛奶样品中三聚氰胺的检测提供参考方法。
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