【摘 要】
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传统的生物传感器主要集中在电化学领域,而且往往造价较高。基于局域表面等离子共振(LSPR,Localized Surface Plasmon Resonance)效应的光纤生物传感技术由于有抗电磁干扰、灵敏度强、可远程监控、造价低等特点受到科研人员的广泛关注。本文以普通单模光纤为载体,设计了不同结构的锥形光纤探针,合成了多种纳米材料,并用于探针的功能化处理,构建了新颖的LSPR高灵敏度探针,利用抗
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传统的生物传感器主要集中在电化学领域,而且往往造价较高。基于局域表面等离子共振(LSPR,Localized Surface Plasmon Resonance)效应的光纤生物传感技术由于有抗电磁干扰、灵敏度强、可远程监控、造价低等特点受到科研人员的广泛关注。本文以普通单模光纤为载体,设计了不同结构的锥形光纤探针,合成了多种纳米材料,并用于探针的功能化处理,构建了新颖的LSPR高灵敏度探针,利用抗坏血酸氧化酶(AOx,Ascorbate Oxidase)的特异性,实现了低浓度抗坏血酸溶液的检测。并对探针的各项传感特性展开了研究。对具体研究总结如下:1.对锥形光纤的制备和纳米材料的合成工艺进行了研究。利用合束器制造系统(CMS,Combiner Manufacturing System)拉制了直径为40μm的锥形光纤,实现了锥区均匀的锥形光纤的快速可重复性拉制。并创新性地将周期性多锥光纤应用于LSPR探针;用改进的胡默法和图科维奇法分别合成了氧化石墨烯(GO)和金纳米颗粒(AuNPs,Gold Nanoparticles)。用紫外可见分光光度计、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)对GO、AuNPs和氧化锌纳米粒子(Zn O-NPs)进行了表征。合成的GO呈二维片状结构,AuNPs呈直径为10 nm左右的球形颗粒,有良好的分散性和均匀性;2.对AuNPs/ZnO-NPs/AOx锥形光纤LSPR探针进行了研究。利用分子自组装技术在锥形光纤表面形成了均匀的单层硫醇基团分布,通过金和硫醇的牢固共价键和作用将均匀分布的AuNPs固定到了锥形光纤表面。之后在光纤表面用Zn O-NPs进行功能化处理,并设置空白对照。对比了探针对抗坏血酸(AA,Ascorbic Aicd)浓度的响应,分析出了浓度和共振波长的关系,得到经过Zn O-NPs进一步功能化的探针具有更佳的传感特性,探针具备较好的再现性和重复使用性;3.为进一步增强探针的传感特性,对AuNPs/GO/AOx多锥光纤LSPR探针进行了研究。多锥光纤具有更小的尺寸,整个锥区长度在1cm左右。通过连续的浸渍、淬火操作,在AuNPs固定的光纤表面修饰了丰富的GO。为AA分子的反应提供了更多的附着位点,也提高了探针的生物相容性。该传感探针具备高灵敏度,高特异性,高再现性,对AA的线性测量范围为0.01-1 m M,包含人体中枢神经系统的AA的浓度(100-500 u M)。
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