表面等离子体子共振化 学和生物传感器的分析

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1、赵晓君:表面等离子体子共振化学和生物传感器的研究角度的另一种测量方式较巧妙，无可动部件，且可以多角度同时测量，例如BIAcore的工作原理，利用点光源的发散作用，在检测器阵列中得到不同角度的反射光强度值，但此种方式可测量的角度范围较小。我们设计组装的表面等离子体子共振装置，固定入射光角度，以波长为变量，从碘钨灯(400-800nm)发出的白色光经过由2个透镜和一个偏振片做成的平行偏振光管后变成平行偏振光，以一定的角度照射到棱镜(折射率为1.516)的侧面上，经折射后光线到达棱镜的底部(预先根据S

2、nell定律计算出能保证光线在此界面发生全内反射的入射角，对液体样品，在第一个入射面的入射角选择47。为最佳值)，棱镜底部的外侧镀一层50nm厚的金属薄膜，体积为0.2mL的流通池密封在其下面。光线在棱镜与金属的界面处发生全内反射，然后从棱镜的另一个侧面折射出去，通过下一个透镜聚焦祸合进入光导纤维，光纤将信号光再传输至光栅和CCD检测器。此装置可多波长同时检测，方法简便，快速，装置成本较低。采用自行组装的多波长同时测定表面等离子体子共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)装

3、置，本文研制了8种表面等离子体子共振化学和生物传感器(见第4章):(1)乙醇SPR传感器;(2)葡萄糖SPR传感器;(3)琉基化合物1SPR传感器;(4)疏基化合物2SPR传感器;(5)琉基丙酸SPR传感器;(6)白蛋白SPR免疫传感器;(7)纤维蛋白SPR免疫传感器;(8)DNA生物传感器。用这些传感器分析了一些化学和生物样品。主要研究结果如下:以金属银膜为传感膜的普通型乙醇和葡萄糖SPR化学传感器，不需要用化学或生物敏感膜修饰传感器表面。在本文中，分别通过理论计算和实验测定，选择了最佳入射角

4、。实验结果表明，测定乙醇的灵敏度为4X10-"折射率单位。用此传感器测定了8种出口白酒中乙醇的含量，结果与标准方法相比较，相对误差小于0.6%。研究了测定葡萄糖的可逆性、重现性和稳定性，分吉林大学博士学位论文表面等离子体子共振化学和生物传感器的研究(摘要)析了3种医用葡萄糖注射液，结果与标准方法相吻合。测定20%葡萄糖溶液的相对标准偏差小于0.8%。以上两个普通型化学传感器的特点是稳定性好，使用寿命长，信号响应迅速，对样品无化学污染，可望用于在线监测产品质量。分别以合成的琉基化合物SH-(CH,

5、)aS(CH)2-S"(化合物1)和SH-(CH)2OSO(CH,)aSH化合物2)及疏基丙酸为敏感膜，研制了化学修饰型SPR传感器。采用分子自组装膜方法在银膜和金膜表面形成单分子层敏感膜。由于疏基化合物1和2的折射率均较高，所以，其SPR光谱的共振波长位移非常显著，在银膜表面其△A分别为153.26nm和77.23nm，分别用其测定了胺类化合物二甲胺、正丁胺、多巴胺等，结果良好。以A蛋白在金膜表面形成的稳定单分子层为生物连接层，分别研制了白蛋白和纤维蛋白SPR免疫传感器。现场实时监测了抗原一抗

6、体免疫反应的动力学过程，测定了动力学常数，优化了免疫反应的温度、酸度等实验条件，研究了传感器再生的方法，用其测定了糖尿病肾病患者尿样中白蛋白的含量及合成血清样品中纤维蛋白的含量，获得了满意的结果。利用亲和素一生物素系统高度专一地相互作用在传感器表面固定DNA生物探针。采用人工合成特异寡核昔酸序列的方法制备DNA生物探针。首先将亲和素固定在已经过化学修饰的金膜表面，然后将DNA探针生物素化，在HEPES缓冲溶液液中，生物素化的DNA探针可与传感器表面的亲和素迅速结合，据此，构造了DNA生物传感器。

7、研究了此传感器的选择性、可逆性、灵敏度、测量范围、响应时间等特征量，实验结果表明，此传感器可成功地用于检测目的DNA.上述化学和生物修饰型SPR传感器，选择性好，尤其是后3种SPR生物传感器，可特异地识别某种生物组分，通过现场实时观测SPR光谱共振波长的改变，监测了生物分子之间的相互作用，从而获得体系变化的各种信息。吉林大学博士学位论文赵晓君:表面等离子体子共振化学和生物传感器的研究ChemicalandBiologicalSensorsBasedonSurfacePlasmonResonanc

8、eZhaoXiaojun(DepartmentofChemistry,JilinUniversity,Changchun,130023)AbstractThefirstsurfaceplasmonresonance(SPR)biosensorwasdevelopedin1983byLiedbergetalwhoadsorbedanI酮antibodyonthegoldsensingfilm,resultinginthesubsequentselectivebindinganddetectiono