一种高精度SPR生物传感器的设计与实现.pdf

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1、96传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第7期一种高精度SPR生物传感器的设计与实现杨军，王敏，李圆怡，战磊，吴松，胡宁(重庆大学生物工程学院。生物流变科学与技术教育部重点实验室，重庆400030)摘要：表面等离体共振(SPR)技术被广泛应用于表面检测、生化免疫分析、药物筛选和环境监测等领域。介绍一种自行设计的基于Kretschmann结构的角度检测型SPR生物传感器。该装置采用角度连续扫描的方式，利用2个独立的步进电机分别驱动固

2、定有棱镜和光电检测器件的大小转盘，可以进行单一样本的高精度分析。测试结果表明：该传感器具有很高的重复性与稳定性，噪声小、精度高。关键词：表面等离体共振；Kretschmann结构；转角式；生物传感器中图分类号：Q813．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)07--0096-03Designandimplementation0fIaSPrRKbiosensorwWiltUhl'hi●glhPreCl●Sl●0n：kYANGJun，WANGMin，LIYuan—yi，ZHANLei，W

3、USong，HUNing(KeyLaboratoryofBiorheologicalScienceandTechnologyofMinistryofEducation，SchoolofBioengineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：Surfaceplasmonresonance(SPR)technologyhasbeenwidelyusedinmanyfieldssuchassurfacedetection，bioch

4、emicalimmunoassays，drugscreening，andenvironmentmonitoring，etc．Aself-desingingangle—scanningSPRbiosensorbasedonKretchmannconfigurationisintroduced．Inthisdevice，continuousangle—scanningmodewasadoptedandtwoindividualstepmotorswereusedtodrivelargeandsmallpl

5、ateswhereprismandphotodetectorWerefixed，respectively．Thisdevicecananalyzesinglesamplewithhighprecision．Experimentalresultsvalidatedthatthissensorhasgoodrepeatabilityandstability，lownoise，andhighprecision．Keywords：surfaceplasmonresonance(SPR)；Kretchmannc

6、onfiguration；anglescanningmode；bio—sensor0引言振产生的入射光角度(共振角)发生变化。反过来，通过检表面等离子体共振(SPR)传感器是基于一种被称为表测共振角变化就可以推算出被分析物的折射率变化情况，面等离体激元共振的物理光学现象的传感检测装置。1983从而探讨分子在表面的吸附情况或者反应情况。年，LiedbergR，KooymanC等人首次将SPR技术应用于生与传统转角式SPR传感装置不同的是，本文采用2个物化学检测领域，由此诞生了世界上第一台SPR生物传感独

7、立的高精度步进电机来分别驱动大小2个转盘。因此，器J。此后，世界各国的科学家陆续提出多种不同结构的光探测器对反射光的追踪精度更高，该装置也更容易改造SPR平台用于生物传感分析。作为一种生化检测方法，成高精度的SPR多通道或者阵列检测装置。初步实验研SPR传感技术具有快速、无标记、实时、高精度、无损伤检测究表明：该装置结构相对简单、稳定性好、噪声小、精度高。等优点。1原理但是，真正高精度、自动化的SPR商业检测装置价格当光线由光密媒质照射到光疏媒质时，在入射角大于则极其昂贵，难以推广。在一种较为便宜的双

8、步进电机驱某个特定角度时，会发生全反射现象。如果在2种媒质界动的测角平台基础上，本文自行研究开发了一种新型的转面存在一层合适厚度(约为几十纳米)的金属膜，在发生全角式SPR生物传感器。该装置采用经典的Kretschmannll2反射的条件下，入射光线的消逝波的P偏振分量将穿透导光学结构，利用连续的机械转动来实现角度扫描。由于Au电金属层，并与金属层中的自由电子相互作用，激发出沿金膜表面被分析物的折射率变化会使激发表面等离体激元共属导体表面传播的表面等离子