【摘 要】
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在临床样本检测中,传统的检测手段如聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction,PCR）、实时荧光定量PCR技术、连接酶酶促链式反应（Ligase chain reaction,LCR）、电化学传感器等往往存在着成本高,检测时间长,操作繁复等弊端。因此,生物传感器因其低成本,易于批量化制造,无标记检测,检测时间短,操作简便等优点而得到越来越多的青睐。近年来,基于声表面波（su
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在临床样本检测中,传统的检测手段如聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction,PCR）、实时荧光定量PCR技术、连接酶酶促链式反应（Ligase chain reaction,LCR）、电化学传感器等往往存在着成本高,检测时间长,操作繁复等弊端。因此,生物传感器因其低成本,易于批量化制造,无标记检测,检测时间短,操作简便等优点而得到越来越多的青睐。近年来,基于声表面波（surface acoustic wave,SAW）技术的生物传感器因其灵敏度高,响应迅速,制作工艺简单等一系列优势而在众多生物传感器中脱颖而出。在本论文中围绕SAW生物传感器的结构设计、工艺流程、敏感层材料制备展开研究,通过将生物传感器敏感层表面的生物功能化,用以实现对核酸,多糖,蛋白等的检测,使其具有高效检测生物样本的能力。主要研究内容如下:①应用水平剪切波（shear horizontal surface acoustic wave,SH-SAW）生物传感器开展了针对铜绿假单胞菌核酸检测的研究通过光刻,显影,lift-off等MEMS工艺在36°Y-X黑色钽酸锂基底上制作SH-SAW生物传感器,叉指电极（Interdigital transducers,IDTs）和敏感层材料选择高纯金。为了营造生物反应所需的液体环境,采用有机玻璃（polymethyl methacrylate,PMMA）制作了检测池。在检测过程中,通过金巯键将核酸探针修饰在敏感层表面,然后将不同浓度的互补序列加入到检测池内。最终,我们通过监测软件可以观察到传感器敏感区因质量负载而产生的实时相位变化信号。结果证明本研究中的SH-SAW生物传感器可用于检测浓度低至0.28 nmol/L的铜绿假单胞菌核酸检测。②采用单层石墨烯薄膜作为敏感层材料的SH-SAW生物传感器实现对器件灵敏度的提高采用ST-90°X切型石英基底制作高稳定性SH-SAW生物传感器,敏感层材料选择化学气相沉积（Chemical vapor deposition,CVD）生长的单层石墨烯薄膜。在检测过程中,通过戊二醛交联法将内毒素适配体固定在石墨烯薄膜表面,然后通过检测池将不同浓度的内毒素溶液泵入敏感区。结果证明本研究中的基于单层石墨烯的SH-SAW生物传感器可以实现内毒素检测浓度低至3.53 ng/mL。③采用基于单层石墨烯/纳米金的Love波生物传感器实现核酸检测灵敏度的提高首先采用ST-90°X切型石英基底制作SH-SAW生物传感器,为了减少声波在传播过程中的能量损耗,提高检测灵敏度,本研究在SH-SAW生物传感器平面上采用等离子增强化学气相沉积（plasma-enhanced chemical vapor deposition,PECVD）的方法沉积二氧化硅层作为波导层。然后将通过CVD的方法生长单层石墨烯薄膜转移到波导层的敏感区作为敏感层材料。除此之外,为了固定核酸探针,本研究中采用电子束蒸镀（Electron beam evaporation,EBE）的方法在石墨烯薄膜表面形成纳米金颗粒,通过金巯基使得末端修饰巯基的核酸探针更好地固定在石墨烯薄膜表面。最后将与探针互补的不同浓度的核酸序列泵入反应区。结果证明本研究中基于单层石墨烯/纳米金的Love波生物传感器可用于检测浓度低至12.4 pg/mL的金黄色葡萄球菌核酸检测。
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