光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器

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1、暨南大学博士学位论文题名（中英对照）：光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器GratingandInterferometric-typeOpticalMicrofiberBiosensor作者姓名：孙丹丹指导教师姓名及学位、职称：关柏鸥博士教授学科、专业名称：生物医学信息技术学位类型：学术学位论文提交日期：2015年3月论文答辩日期：2015年6月答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成

2、果，也不包含为获得置南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：初.舟丹签字曰期：W上年孓月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：羽、#舟导师签名：各、

3、r驾签字日期：>丨义年〈月/0日签字日期：■年（月卜日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话:通讯地址：邮编:符号说明AFM：atomicforcemicroscope，原子力显微镜APTES：3-aminopropyl-triethoxysilane，3-氨基丙基三乙氧基硅烷CEA：carcinoembryonicantigen，癌胚抗原CLSM：confocallaserscanningmicroscopy，激光扫描聚焦荧光显微镜DNA：deoxyribonucleicacid，脱氧核糖核酸PBS：phosphatebufferedsaline

4、buffer，磷酸盐缓冲生理盐水缓冲液PLL：poly-L-lysine，多聚赖氨酸RI：refractiveindex，折射率RNA：ribonucleicacid，核糖核酸RSD：relativestandarddeviation，相对标准偏差SEM：scanningelectronmicroscope，扫描电子显微镜ssDNA：single-strandedDNA，单链DNAI摘要生物传感技术在疾病诊断、药物开发、环境监测等领域具有重要的研究价值和应用需求。探索传感新机制，研制新型传感器件，拓宽生物医学传感应用成为相关行业发展的迫切要求。新信

5、息功能材料-光纤的引入，为现代生物传感技术注入了生命力。光纤具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、安全性好、生物兼容性强等其他功能材料不具备的优点，成为近二十年来发展最为迅速的传感介质之一。实现高灵敏度、高特异性、免标记的光纤生物医学―在体检测‖技术，及发展功能集成化光纤生物医学传感器件，是当今该领域的研究热点和发展方向。本论文以微纳光纤布拉格光栅和单锥干涉型微纳光纤为生物传感载体，以光纤表面生物敏感薄膜为识别元件，通过高灵敏度折射率感知和高特异性识别能力，将待测生物信息高效率地转化为光信号，实现识别检测。不同于传统标记类传感器的复

6、杂预处理过程，上述两类微纳光纤器件通过强倏逝光场效应直接感测待测生物样品，并兼具传感探针体积小巧、结构灵活等特点，为高分辨率、免标记、在体检测的生物医学传感功能器件提供了全新的手段。论文研究内容主要包括以下三个部分：（1)基于光栅型微纳光纤器件的DNA杂交检测研究DNA序列配对检测是通过已知DNA序列对待测样品中目标DNA进行的高特异性互补链杂交技术。此部分首先采用193nm准分子激光器结合相位掩膜板法高效制备微纳光纤光栅，之后通过吸附法制作具有特异性识别能力的微纳光纤光栅生物探头，得到可探测的DNA浓度低至0.5μM，测量结果重复可靠。并在此基础

7、上研究了光栅型微纳光纤器件在DNA杂交中的非特异性响应。此传感器工作于反射端，探针结构小巧、操作简便，通过不同阶模的相对波长漂移差补偿了DNA杂交检测过程中的温度交叉敏感问题。（2)基于单锥干涉型微纳光纤器件的核酸适体传感研究此研究基于凝血酶核酸适体与凝血酶具有高特异性和强亲和力，利用单锥干涉型微纳光纤传感结构开展检测研究。采用共价键合法实现具有特异性的光纤核酸适体探头制作。然后使用成功制作的光纤核酸适体探头检测不同浓度的凝血酶，统计数据得到该传感器可测生物浓度低至0.1μM。进一步研究了接近实际情况的血清中特异性响应，并得到良好的I结果。最后，采

8、用与凝血酶分子量可比拟的胃蛋白酶进行该传感器的非特异性研究。所使用的单锥干涉型微纳光纤传感结构采用熔融拉锥的方法制备，其的