【摘要】：表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)傳感技術(shù)已被廣泛應用于生物分子相互作用的研究,SPR技術(shù)具有無需標記、實時監(jiān)測、操作簡便等優(yōu)點。由于傳統(tǒng)的SPR傳感器靈敏度較低,因此研發(fā)一種具有高靈敏度的SPR傳感器對于實現(xiàn)低濃度生物標志物的有效探測具有重要的研究意義。本文從SPR傳感器的芯片材料和免疫分析方法出發(fā),使用基于金銀合金薄膜的SPR(AuAg-SPR)傳感器,首次提出基于動態(tài)光增強的AuAg-SPR傳感方法,以夾心免疫結(jié)構(gòu)作為金納米粒子(Gold Nanoparticles,AuNPs)載體,實現(xiàn)對痕量生物標志物的高靈敏探測;同時,設(shè)計了多層SPR傳感結(jié)構(gòu)分析算法,進一步評估和優(yōu)化傳感模型,降低對生物標志物的檢測下限。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)建立了多層膜結(jié)構(gòu)的SPR傳感模型,結(jié)合Fresnel方程和Bruggeman等效折射率公式,設(shè)計了多層SPR傳感結(jié)構(gòu)分析算法,為評估和優(yōu)化SPR傳感模型奠定了理論基礎(chǔ)。(2)使用基于AuAg-SPR的夾心免疫放大檢測方法,對卵巢癌的特異性腫瘤標志物Cancer antigen 125(CA125)進行定量探測,最低檢測限達到0.1 U/mL,與相同條件下使用傳統(tǒng)的基于金膜的SPR(Au-SPR)傳感器的檢測結(jié)果(最低檢測限為20U/mL)相比,降低了2個數(shù)量級。(3)進一步改進傳感方法,提出基于動態(tài)光增強的AuAg-SPR傳感方法,以夾心免疫結(jié)構(gòu)作為AuNPs載體,對心血管疾病的生物標志物C-reactive protein(CRP)進行定量探測,與基于AuAg-SPR的夾心免疫放大檢測方法相比,靈敏度提升了5.56倍,最低檢測限達到5 pg/mL,與相同條件下使用Au-SPR傳感器的檢測結(jié)果(最低檢測限為50 pg/mL)相比,降低了 1個數(shù)量級。(4)使用多層SPR傳感結(jié)構(gòu)分析算法進行模型仿真和數(shù)值分析,完成了AuAg-SPR傳感器的敏感特性研究和分子吸附參數(shù)的等效計算,然后進一步研究了抗原尺寸對檢測結(jié)果的影響,驗證了動態(tài)光增強效應的機理,實現(xiàn)了多層膜結(jié)構(gòu)的SPR傳感模型的評估與優(yōu)化。本研究的創(chuàng)新性在于:(1)首次提出基于動態(tài)光增強的AuAg-SPR傳感方法,以夾心免疫結(jié)構(gòu)作為AuNPs載體,實現(xiàn)了對痕量生物標志物的高靈敏探測。(2)建立了多層膜結(jié)構(gòu)的SPR傳感模型,采用多層SPR傳感結(jié)構(gòu)分析算法實現(xiàn)了傳感模型的評估與優(yōu)化。
【圖文】：

ｋｘ邋—邋ｋ０邐（２－３）逡逑從圖２－２中的ＳＰＷ的色散曲線和入射光的色散曲線可以看出，在相同的頻率《逡逑下，ＳＰＷ的波矢＆始終大于自由空間的光波矢＜，且兩者的差值隨著Ａ的增加而逡逑增加，這說明只是將光以一定角度入射到金屬表面是無法激發(fā)ＳＰＷ的，若要激發(fā)逡逑ＳＰＷ，需要保證在棱鏡一金屬界面處，入射光波的波矢平行于界面的分量和激發(fā)逡逑ＳＰＷ在同方向上的波矢分量相等。因此，ＳＰＷ需要特定的激發(fā)方式來實現(xiàn)波矢補逡逑償邋Ｉ６９］。逡逑光子０邋＝洗逡逑Ｉ邐表面等離子體逡逑ｒｒ逡逑Ｋ邋ｋｓｐ邐ｋ逡逑圖２－２半無限大金屬一介質(zhì)界面處的ＳＰＷ和入射光波的色散曲線逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｏｆ邋ＳＰＷ邋ａｎｄ邋ｉｎｃｉｄｅｎｔ邋ｌｉｇｈｔ邋ｗａｖｅｓ邋ａｔ邋ｓｅｍｉ－ｉｎｆｉｎｉｔｅ邋ｍｅｔａｌ－ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ逡逑ｉｎｔｅｒｆａｃｅ逡逑９逡逑

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【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212

【參考文獻】

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本文編號：2700945