论文部分内容阅读
随着表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)生物传感技术的广泛应用,研究SPR技术与其它技术的联用也成为生物传感领域的研究热点。论文首先运用自行研制的SPR生物传感实验仪,开展传感器金属膜系的研究,通过理论分析、仿真计算,得到了金银复合膜最佳厚度设计参数,提高了传感器的性能；结合不同生物识别功能的传感芯片,开展了H7N9亚型流感病毒和环丙沙星(CIP)抗生素的检测实验。在此基础上研究SPR与电化学技术的联用,提出并构建基于二电极体系的ESPR (Electrochemical SPR)系统,结合循环伏安法,开展了甲苯胺蓝(TB)定量检测、聚苯胺(PAn)聚合过程监测等研究。本论文的主要研究内容与成果主要包括：1.研究不同金属膜系对SPR传感性能的影响,通过理论分析与仿真计算分别得到单一金膜、银膜、金银复合膜的最优厚度。实验比较了金银复合膜(40 nm银+10 nm金)与单一金膜(50 nm)的性能。NaCl折射率样品实验,得到金银复合膜的基线噪声为0.004 pixels,折射率分辨率为5.3×10-7 RIU,均优于单一金膜。BSA生物分子吸附实验,结果表明金银复合膜具有更大的SPR共振角响应值。2.运用金银复合膜,结合抗原-抗体识别体系构建了检测H7N9亚型流感病毒的SPR生物传感器。在金属膜表面固定抗H7N9流感病毒HA蛋白的单克隆抗体anti-HA,实现了1～100 ng/mL浓度范围内H7N9病毒的检测,检测限达1ng/mL;anti-HA抗体与HA蛋白的平衡解离常数KD为2.28×10-11 M,表明该anti-HA检测芯片可以有效结合HA蛋白,从而进行H7N9病毒的识别与检测。3.使用金银复合膜,结合分子印迹聚合物(MIP)识别体系,制备了可以特异性检测CIP的MIP芯片。其对CIP具有很好的选择性,检出限为1×10-13mol/L,加标回收率为93.5%～108.8%。同时,该检测芯片可再生并重复利用。4.研究SPR与电化学联用技术,提出以活性炭为辅助电极的二电极体系,构建了二电极体系ESPR生物传感器。采用循环伏安法进行不同浓度TB溶液的检测实验,根据电流响应曲线可得到TB发生氧化还原反应的氧化峰、还原峰电位信息。将SPR共振角数据对电位求导得到E-dθ/dt曲线,其变化与法拉第电流相同,在谱图上同样出现谱峰,且峰电位与循环伏安法得到氧化峰、还原峰电位一致。将不同浓度TB溶液的氧化峰峰位电流值和dθ/dt数值分别与TB溶液浓度进行拟合,线性相关性较好,可进行TB溶液的浓度检测。5.使用二电极体系ESPR系统,结合循环伏安法,实时监测苯胺单体在SPR传感金属膜表面合成PAn的过程。循环伏安电流曲线只能得到简单的氧化还原峰电位信息,而通过SPR共振角曲线可以了解到PAn在不同氧化还原态之间的相互转化过程,进而分析PAn的增长过程动力学,为研究PAn的聚合机理提供新方法。