磁性微球标记纳米光纤生物传感器研究

	磁性微球标记纳米光纤生物传感器研究
	代方
学位类型	硕士
导师	吴一辉
	2014-11
学位授予单位	中国科学院大学
学位专业	光学工程
关键词	双锥形光纤纳米光纤生物传感磁性纳米微球 Fd-bmp 单粒子检测
摘要	光纤消逝场传感器用于生化检测时，与其它免疫检测手段相比具有响应快、灵敏度高、体积小等优势，且具备阵列化和多目标同时检测的巨大潜力，是一种功能强大具备实用价值的光学生化检测手段。近年来，光纤消逝场传感器在光传输理论、制作工艺、生物传感等方面均取得了长足的进步。但是实现光纤传感器的实用化还有几个问题需要解决，即大批量制作和复杂样品检测时传感器性能的提高。为解决以上问题，推动纳米光纤生物传感器的实用化，本文就锥形纳米光纤的理论分析、制备工艺、纳米修饰、生物检测等方面进行了研究。　　1) 分析了双锥形光纤的传输特性、模式特性、损耗机制，结合FD-BMP法计算仿真了双锥形传感光纤的几何参数对传感器重复性的影响。提出了采用绝热型双锥形光纤解决光纤消逝场传感器重复性问题的方法。构建了热拉伸法制作传感光纤的装置。通过实验探讨了光纤对准、氢氧焰流量、火焰位置及拉伸速度等工艺条件对双锥形光纤几何参数和性能的影响，并制作出了几何参数一致性好的绝热型传感光纤。　　2) 采用热拉伸法制备的绝热型双锥形光纤进行了折射率检测实验，传感器在低折射率段对折射率非常不灵敏，证实了绝热型光纤用于解决双锥形光纤传感器重复性问题的可行性。采用亚甲基蓝作为吸光度检测的研究对象，实现了高灵敏度的吸光度探测，浓度检测限达到1×10-9mol/L。采用锥形纳米光纤无标检测生物亲和素，灵敏度达到100pg/ml。　　3) 为提高纳米光纤消逝场传感器在复杂样品检测时的灵敏度和特异性，提出了采用磁性微球对纳米光纤进行修饰。从理论上分析探讨了磁性微球对纳米光纤传感器的信号放大机制。并选用直径200-300nm的磁性微球为研究对象，采用直径380nm的纳米光纤在溶液中检测到了单个磁性微球吸附的信号，从实验上验证了纳米光纤对磁性纳米小球的高灵敏度响应，从而给出一种兼顾复杂样品前处理功能，同时实现信号放大的高灵敏度光纤传感方法。并设计生物实验验证了磁性微球的双重功能可以在光纤生物传感器上发挥作用。本文采用热拉伸法能制备几何参数一致性好的绝热型双锥形传感光纤。从理论和实验两方面证实了磁性微球的强信号放大作用，并通过实验验证了磁性微球同时用作分离提纯和灵敏度增强的方案在纳米光纤传感器上的可行性。本文提出的传感器具有灵敏度高，特异性好，成本低，尺寸小，抗电磁干扰等优点，适用于复杂环境中的高灵敏度检测，如对人血清中前列腺特异抗原（PSA）的检测等。由于纳米光纤、纳米磁珠的制备工艺及纳米磁珠的磁性免疫分离技术都已经相当成熟，因而本文所提出的检测手段易于实用化，将会在医学临床诊断、食品安全检测、环境监测和国防反恐等领域发挥作用。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/44647
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	代方. 磁性微球标记纳米光纤生物传感器研究[D]. 中国科学院大学,2014.

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