本文選題：太赫茲時域光譜　切入點：抗原-抗體相互作用　出處：《深圳大學》2016年碩士論文

【摘要】：太赫茲波是指頻率輻射范圍在0.1-10 THz的電磁輻射,在電磁波譜上位于微波和紅外線之間。由于太赫茲光譜包含了大量與分子振動及轉動相關的光譜信息,太赫茲技術在其發(fā)展之初就得到廣泛的重視。目前已在國防安全、通信和農(nóng)業(yè)領域得到了有效的應用。近年來,隨著科研人員對蛋白質分子骨架振動和構型彎曲等集體振動模式的證實,這些對生物分子結構和功能起關鍵作用的動態(tài)能級,正是分布在太赫茲波段,這使得太赫茲光譜可實際應用于研究生物大分子的結構、分子與分子、分子與環(huán)境之間的相互作用等,進而對太赫茲技術在分子生物學、結構化學和臨床醫(yī)學檢測等領域的應用提出了更高的要求。本文的主要研究內容包括以下幾個方面:第一,利用太赫茲時域光譜技術研究了血凝素HA蛋白溶液及其與特異、非特異抗體反應的太赫茲光譜特性。通過化學計量學方法對不同濃度的HA蛋白溶液及其與特異、非特異抗體反應的多個太赫茲光學參數(shù)進行主成分分析,確定最優(yōu)分析參數(shù)及最佳光譜預處理方法。結果證明,結合預處理和主成分分析的處理可以實現(xiàn)對太赫茲光電學參數(shù)的各個曲線進行了定性與定量分析。第二,基于最優(yōu)化參數(shù),利用太赫茲時域光譜技術研究了血凝素HA蛋白分子在不同濃度下的分子水合層動態(tài)特征,并檢測HA蛋白抗原與廣譜中和單克隆抗體F10的結合狀態(tài)。實驗結果顯示,通過太赫茲光譜來檢測H9蛋白與F10反應溶液的介電損耗角正切值可以實現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)方法(ELISA檢測)的高靈敏度檢測。最后,基于石墨烯能隙調控機理,提出了基于石墨烯微米帶的高靈敏太赫茲生物傳感器設計,在太赫茲時域光譜的有效頻率檢測范圍內,利用COMSOL對該結構進行了仿真分析。仿真結果顯示,石墨烯傳感器對太赫茲波的透射率會隨著蛋白質折射率發(fā)生規(guī)律性變化,這種規(guī)律為我們的探測器提供了有力的理論基礎。
[Abstract]:Terahertz wave is electromagnetic radiation with a frequency range of 0.1-10 THz, located between microwave and infrared on the spectrum of electromagnetic waves. Because the terahertz spectrum contains a lot of spectral information related to molecular vibration and rotation, Terahertz technology has received extensive attention since its early development. It has been effectively applied in the fields of national defense security, communications and agriculture. With researchers' confirmation of collective vibrational modes such as skeleton vibration and structural bending of protein molecules, these dynamic energy levels, which play a key role in the structure and function of biological molecules, are distributed in the terahertz band. This allows the terahertz spectrum to be applied to the study of the structure of biological macromolecules, the interaction between molecules and the environment, and the application of terahertz technology in molecular biology. The applications of structural chemistry and clinical medicine have put forward higher requirements. The main contents of this paper include the following aspects: first, the solution and specificity of hemagglutinin HA protein were studied by terahertz time-domain spectroscopy (THz). The characteristics of terahertz spectrum of nonspecific antibody reaction. The principal component analysis of different concentrations of HA protein solution and its optical parameters of specific and nonspecific antibody reaction was carried out by chemometrics. The optimal analytical parameters and the optimal spectral pretreatment method are determined. The results show that the qualitative and quantitative analysis of the various curves of terahertz optoelectronic parameters can be realized by combining the pretreatment with principal component analysis. Based on the optimal parameters, the dynamic characteristics of the molecular hydration layer of hemagglutinin HA protein at different concentrations were studied by terahertz time-domain spectroscopy. The binding status of HA protein antigen with broad-spectrum neutralizing monoclonal antibody F10 was determined. The dielectric loss angle tangent of H9 protein and F10 reaction solution can be detected by terahertz spectroscopy, which is superior to that of traditional Elisa. Finally, based on the mechanism of graphene gap regulation, A highly sensitive terahertz biosensor based on graphene micron band is proposed. In the range of effective frequency detection of terahertz time-domain spectrum, the structure is simulated and analyzed by COMSOL. The simulation results show that, The transmittance of graphene sensor to terahertz wave changes regularly with the refractive index of protein, which provides a theoretical basis for our detector.
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O629.73;O657.3

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 韓建龍;邱桂花;張瑞蓉;劉忠剛;黃成亮;于名訊;;太赫茲時域光譜技術在塑料研究中的應用[J];工程塑料應用;2013年03期

2 葛敏;趙紅衛(wèi);吉特;余笑寒;王文鋒;李文新;;常見五元糖的太赫茲時域光譜[J];中國科學(B輯 化學);2005年06期

3 王鳳霞;張卓勇;張存林;;太赫茲時域光譜技術在化學領域中應用的新進展[J];分析化學;2006年04期

4 趙紅衛(wèi),葛敏,王文鋒,李晴暖,余笑寒;太赫茲時域光譜技術在化學和生物學研究中的應用[J];化學通報;2005年02期

5 葛敏,趙紅衛(wèi),張兆霞,朱紅平,王文鋒,李文新;太赫茲時域光譜——氣體自由基檢測新方法[J];輻射研究與輻射工藝學報;2005年02期

6 王凌輝;王迎新;趙自然;;太赫茲時域光譜分析中的回波濾除方法[J];紅外與毫米波學報;2013年03期

7 馬曉菁;趙紅衛(wèi);劉桂鋒;吉特;張增艷;代斌;;多種糖混合物的太赫茲時域光譜定性及定量分析研究[J];光譜學與光譜分析;2009年11期

8 劉歡;韓東海;;基于太赫茲時域光譜技術的餅干水分定量分析[J];食品安全質量檢測學報;2014年03期

9 曾小妮;王衛(wèi)寧;;萘醌及其衍生物的太赫茲時域光譜研究[J];化學通報;2007年10期

10 馬曉菁;代斌;趙紅衛(wèi);劉桂鋒;魯建江;;還原型及氧化型谷胱甘肽的太赫茲時域光譜研究[J];石河子大學學報(自然科學版);2008年03期

相關會議論文 前10條

1 鐘華;張亮亮;鄧朝;于斐;張存林;;雙折射材料的太赫茲波偏振敏感的時域光譜學[A];第八屆全國光學前沿問題討論會論文集[C];2009年

2 趙國忠;張盛博;張杲輝;;太赫茲時域光譜系統(tǒng)及其應用[A];中國光學學會2011年學術大會摘要集[C];2011年

3 葛敏;趙紅衛(wèi);張兆霞;朱紅平;王文鋒;;太赫茲時域光譜——氣體和自由基檢測新方法[A];第6屆輻射研究與輻射工藝學術年會論文集[C];2004年

4 裴繼紅;胡勇;謝維信;;太赫茲時域光譜圖像的模擬分析[A];第十三屆全國信號處理學術年會（CCSP-2007）論文集[C];2007年

5 李寧;沈京玲;孫金海;梁來順;許曉宇;逯美紅;賈燕;;甲基苯丙胺太赫茲時域光譜研究[A];光電技術與系統(tǒng)文選——中國光學學會光電技術專業(yè)委員會成立二十周年暨第十一屆全國光電技術與系統(tǒng)學術會議論文集[C];2005年

6 李磊;;特異性材料的THz時域光譜研究[A];第八屆全國光學前沿問題討論會論文集[C];2009年

7 郭瀾濤;王曉紅;胡穎;;硝基苯胺同質異構體的THz時域光譜[A];光電技術與系統(tǒng)文選——中國光學學會光電技術專業(yè)委員會成立二十周年暨第十一屆全國光電技術與系統(tǒng)學術會議論文集[C];2005年

8 徐新龍;周譯玄;李家源;祁媚;任兆玉;白晉濤;;石墨烯及其衍生物的太赫茲時域光譜研究[A];第十七屆全國光散射學術會議摘要文集[C];2013年

9 費德厚;田傳進;劉航;金明星;丁大軍;;核黃素分子THz時域光譜的研究[A];第十五屆全國原子與分子物理學術會議論文摘要集[C];2009年

10 白林軼;金飚兵;解令海;儀明東;吳培亨;黃維;;太赫茲時域光譜對聚合物主體中受阻胺光穩(wěn)定劑的表征[A];中國化學會第28屆學術年會第9分會場摘要集[C];2012年

相關博士學位論文 前7條

1 陳錫愛;太赫茲時域光譜及其成像檢測技術研究[D];浙江大學;2012年

2 曹丙花;基于太赫茲時域光譜的檢測技術研究[D];浙江大學;2009年

3 王琳;太赫茲輻射的產(chǎn)生、探測及一些分子和固體的太赫茲時域光譜[D];吉林大學;2008年

4 何明霞;生物組織與微納材料太赫茲時域光譜特性研究[D];天津大學;2007年

5 花月芳;基于太赫茲時域光譜技術的農(nóng)藥定性和定量分析[D];浙江大學;2010年

6 陳華;幾種材料的太赫茲（THz）時域光譜研究[D];吉林大學;2008年

7 陳濤;基于太赫茲時域光譜的物質定性鑒別和定量分析方法研究[D];西安電子科技大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 牟洪洋;基于太赫茲時域光譜技術的熒光粉組分定量分析研究[D];電子科技大學;2016年

2 周志龍;基于太赫茲時域光譜的檢測技術研究[D];中國計量大學;2016年

3 鐘俊蘭;基于太赫茲時域光譜技術的蛋白分子檢測與分析研究[D];深圳大學;2016年

4 陳文;藥品及摻蠟瀝青的太赫茲時域光譜研究[D];華中科技大學;2011年

5 賈佳;太赫茲波段微孔陣列透射現(xiàn)象理論及時域光譜分析[D];電子科技大學;2010年

6 林雪梅;太赫茲時域光譜系統(tǒng)的研制及其應用研究[D];華南理工大學;2011年

7 趙玉連;太赫茲光譜技術在農(nóng)業(yè)選種中的應用及飛秒激光自相關儀的研制[D];首都師范大學;2004年

8 徐新龍;從THz時間波形中提取材料參數(shù)的方法和分析[D];首都師范大學;2003年

9 郭瀾濤;爆炸物和污染物的THz光譜研究[D];首都師范大學;2006年

10 蔡娜;小波變換在THz時域光譜技術中的應用[D];河北工程大學;2010年

，

本文編號：1653254