本文選題：表面等離子體共振 + 生物傳感器　； 參考：《浙江大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著表面等離子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)生物傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用,研究SPR技術(shù)與其它技術(shù)的聯(lián)用也成為生物傳感領(lǐng)域的研究熱點。論文首先運用自行研制的SPR生物傳感實驗儀,開展傳感器金屬膜系的研究,通過理論分析、仿真計算,得到了金銀復(fù)合膜最佳厚度設(shè)計參數(shù),提高了傳感器的性能；結(jié)合不同生物識別功能的傳感芯片,開展了H7N9亞型流感病毒和環(huán)丙沙星(CIP)抗生素的檢測實驗。在此基礎(chǔ)上研究SPR與電化學(xué)技術(shù)的聯(lián)用,提出并構(gòu)建基于二電極體系的ESPR (Electrochemical SPR)系統(tǒng),結(jié)合循環(huán)伏安法,開展了甲苯胺藍(lán)(TB)定量檢測、聚苯胺(PAn)聚合過程監(jiān)測等研究。本論文的主要研究內(nèi)容與成果主要包括：1.研究不同金屬膜系對SPR傳感性能的影響,通過理論分析與仿真計算分別得到單一金膜、銀膜、金銀復(fù)合膜的最優(yōu)厚度。實驗比較了金銀復(fù)合膜(40 nm銀+10 nm金)與單一金膜(50 nm)的性能。NaCl折射率樣品實驗,得到金銀復(fù)合膜的基線噪聲為0.004 pixels,折射率分辨率為5.3×10-7 RIU,均優(yōu)于單一金膜。BSA生物分子吸附實驗,結(jié)果表明金銀復(fù)合膜具有更大的SPR共振角響應(yīng)值。2.運用金銀復(fù)合膜,結(jié)合抗原-抗體識別體系構(gòu)建了檢測H7N9亞型流感病毒的SPR生物傳感器。在金屬膜表面固定抗H7N9流感病毒HA蛋白的單克隆抗體anti-HA,實現(xiàn)了1～100 ng/mL濃度范圍內(nèi)H7N9病毒的檢測,檢測限達1ng/mL;anti-HA抗體與HA蛋白的平衡解離常數(shù)KD為2.28×10-11 M,表明該anti-HA檢測芯片可以有效結(jié)合HA蛋白,從而進行H7N9病毒的識別與檢測。3.使用金銀復(fù)合膜,結(jié)合分子印跡聚合物(MIP)識別體系,制備了可以特異性檢測CIP的MIP芯片。其對CIP具有很好的選擇性,檢出限為1×10-13mol/L,加標(biāo)回收率為93.5%～108.8%。同時,該檢測芯片可再生并重復(fù)利用。4.研究SPR與電化學(xué)聯(lián)用技術(shù),提出以活性炭為輔助電極的二電極體系,構(gòu)建了二電極體系ESPR生物傳感器。采用循環(huán)伏安法進行不同濃度TB溶液的檢測實驗,根據(jù)電流響應(yīng)曲線可得到TB發(fā)生氧化還原反應(yīng)的氧化峰、還原峰電位信息。將SPR共振角數(shù)據(jù)對電位求導(dǎo)得到E-dθ/dt曲線,其變化與法拉第電流相同,在譜圖上同樣出現(xiàn)譜峰,且峰電位與循環(huán)伏安法得到氧化峰、還原峰電位一致。將不同濃度TB溶液的氧化峰峰位電流值和dθ/dt數(shù)值分別與TB溶液濃度進行擬合,線性相關(guān)性較好,可進行TB溶液的濃度檢測。5.使用二電極體系ESPR系統(tǒng),結(jié)合循環(huán)伏安法,實時監(jiān)測苯胺單體在SPR傳感金屬膜表面合成PAn的過程。循環(huán)伏安電流曲線只能得到簡單的氧化還原峰電位信息,而通過SPR共振角曲線可以了解到PAn在不同氧化還原態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化過程,進而分析PAn的增長過程動力學(xué),為研究PAn的聚合機理提供新方法。
[Abstract]:With the wide application of Surface Plasmon Resonance (SPR) biosensor technology, the research on the combination of SPR and other technologies has become a hotspot in the field of biosensor. Firstly, the SPR biosensor is used to study the metal film system of the sensor. Through theoretical analysis and simulation calculation, the optimum thickness design parameters of the gold and silver composite film are obtained, and the performance of the sensor is improved. The detection of H7N9 subtype influenza virus and ciprofloxacin (CIP) antibiotics was carried out with different biometric sensing chips. On this basis, the combination of SPR and electrochemical technology was studied, and the ESPR / Electrochemical SPRs system based on two-electrode system was proposed and constructed. Combined with cyclic voltammetry, the quantitative detection of toluidine blue (TB) and the monitoring of Polyaniline (Polyaniline) Polyaniline (pan) polymerization process were carried out. The main contents and achievements of this thesis include: 1. The effects of different metal film systems on the sensing performance of SPR were studied. The optimal thickness of single gold film, silver film and gold-silver composite film was obtained by theoretical analysis and simulation. The properties of gold and silver composite films (40 nm silver 10 nm gold) and a single gold film (50 nm) were compared with those of NaCl refractive index samples. The base-line noise and refractive index resolution of gold-silver composite film are 0.004 pixels and 5.3 脳 10 ~ (-7) RIUrespectively, which are superior to the single gold film. BSA biomolecular adsorption experiment. The results show that the gold and silver composite film has a larger resonance angle response value of .2. A SPR biosensor for detecting H7N9 subtype influenza virus was constructed by using gold and silver composite membrane and antigen-antibody recognition system. The monoclonal antibody anti-HAA against HA protein of H7N9 influenza virus was immobilized on the surface of metal membrane, and the detection of H7N9 virus was achieved in the concentration range of 100 ng / mL of H7N9 virus. The equilibrium dissociation constant of anti-HA antibody and HA protein was 2.28 脳 10 ~ (-11) M, which indicated that the anti-HA detection chip could effectively bind HA protein and detect H7N9 virus. Using gold and silver composite membrane and molecular imprinted polymer (MIP) recognition system, a MIP chip for specific detection of CIP was prepared. It has good selectivity to CIP, the detection limit is 1 脳 10 ~ (-13) mol / L, and the recovery rate is 93.5% ~ 108.8%. At the same time, the chip can be regenerated and reused. A two-electrode system with activated carbon as auxiliary electrode was proposed and ESPR biosensor was constructed. The cyclic voltammetry was used to detect the TB solution with different concentrations. According to the current response curve, the redox peak and the reduction peak potential of TB were obtained. The E-d 胃 / DT curve is derived from the SPR resonance angle data. The variation is the same as that of Faraday current, and the peak value is the same as that of Faraday current, and the peak potential is the same as the oxidation peak and the reduction peak potential obtained by cyclic voltammetry. The oxidation peak current value and d 胃 / DT value of TB solution with different concentrations were fitted to the concentration of TB solution respectively. The linear correlation was good, and the concentration of TB solution could be detected by .5. Using the two-electrode ESPR system and cyclic voltammetry, the synthesis of pan on the surface of SPR sensing metal membrane by aniline monomer was monitored in real time. The cyclic voltammogram current curve can only obtain the simple information of the redox peak potential, but the SPR resonance angle curve can be used to understand the interconversion process of pan in different redox states, and then analyze the kinetics of pan growth process. It provides a new method for studying the polymerization mechanism of pan.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212.3

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本文編號：2039701