反射率調(diào)制型生物傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、反射率調(diào)制型生物傳感器是一種免標(biāo)記的光學(xué)生物傳感器，具有檢測(cè)靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)勢(shì)，并在高通量檢測(cè)方面具有很大潛力。本文對(duì)反射率調(diào)制型生物傳感器的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究，主要內(nèi)容包括：
　　1.本文采用SiO2/Si結(jié)構(gòu)的換能器，由于Si是吸收介質(zhì)，首先推導(dǎo)了吸收介質(zhì)中的折射定律和菲涅耳公式。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)換能器結(jié)構(gòu)建立了吸收基底模型，對(duì)其反射率公式進(jìn)行了推導(dǎo)。
　　2.通過(guò)模擬仿真的方法，選取了反射率調(diào)制型生物傳感器

2、的工作點(diǎn)參數(shù)。首先根據(jù)換能器表面的反射率公式，分析了 SiO2膜層厚度、入射光波長(zhǎng)、偏振態(tài)、入射角度等參數(shù)對(duì)換能器的反射率的影響，采用基于波長(zhǎng)的反射率差分的方法在實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，獲取使換能器的反射率對(duì) SiO2膜層厚度變化最為敏感的工作點(diǎn)參數(shù)。其次仿真分析了工作點(diǎn)參數(shù)的穩(wěn)定性對(duì)反射率調(diào)制型生物傳感器性能的影響，結(jié)果表明：工作點(diǎn)處入射波長(zhǎng)附近的波長(zhǎng)漂移和微小入射角度變化對(duì)靈敏度影響較??；換能器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工可以滿足實(shí)驗(yàn)需求

3、。
　　3.搭建了生物傳感實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，首先對(duì)課題組之前設(shè)計(jì)的換能器結(jié)構(gòu)以及具體應(yīng)用中遇到的問(wèn)題進(jìn)行研究分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并制作了特定結(jié)構(gòu)的換能器。其次對(duì)生物傳感實(shí)驗(yàn)所用光源的功率穩(wěn)定性、光源的光束均勻性進(jìn)行了分析、測(cè)試和評(píng)估，結(jié)果表明：光源功率波動(dòng)范圍小于0.6％，光束均勻性波動(dòng)約為1%，基本能滿足實(shí)驗(yàn)要求。最后開(kāi)展了生物傳感實(shí)驗(yàn)研究，主要包括系統(tǒng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)、傳感單元的自組裝膜修飾與蛋白質(zhì)固定實(shí)驗(yàn)以及兔抗人免疫球蛋白 G(簡(jiǎn)稱兔抗人

4、IgG)濃度梯度實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中用CCD相機(jī)分別采集633nm紅光和524nm綠光入射時(shí)換能器表面的圖像，通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲取傳感單元反射率變化量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用紅光和綠光入射時(shí)，膜層厚度的增加引起的反射率變化與理論分析相符；本文設(shè)計(jì)的換能器在生物傳感實(shí)驗(yàn)活化處理后背景噪聲得到了抑制，達(dá)到了預(yù)期效果；兔抗人IgG濃度梯度實(shí)驗(yàn)中，633nm紅光、524nm綠光和兩波長(zhǎng)反射率差分測(cè)試的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度隨溶液濃度的變化曲線與理論曲線趨勢(shì)一致，其中基于