纳米粒子增强的近红外SPR尿酸浓度的检测

发布时间：2019-09-06 16:33

【摘要】：表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)技术因其灵敏度高、检测实时快速、样品无需标记等优点,在生物工程、药物研发、食品安全和环境监测等领域具有广泛的应用。目前,SPR生物传感器主要存在以下问题:一、灵敏度有限,不能直接检测小分子;二、易受环境扰动的影响,传感器的折射率灵敏度随温度升高而降低,高精度的定量分析中必须考虑环境温度造成的影响;三、相对于可见光波段,金属纳米材料在近红外区具有强烈的SPR吸收、在光纤中具有良好的传输特性、可同时对样品多个组分进行定性和定量分析等优势,然而近红外的共振技术却研究得较少。金属纳米粒子可增强表面等离子体的共振效应,大大提高传感器的灵敏度,金属纳米粒子的增强效应已成为SPR领域中一个重要的研究方向。本论文的主要研究工作有:1.角度调制型SPR尿酸浓度的检测。根据有效介质理论和菲涅尔多层膜结构,计算并仿真银纳米粒子对SPR的增强效果,单层银膜SPR和纳米修饰SPR的平均折射率灵敏度的仿真值分别为97.921°/RIU和102.81°/RIU。采用二次还原法制备粒径在30~50nm的银纳米粒子,用物理吸附法将镀银载玻片浸泡在银纳米溶胶中固定一层银纳米粒子作为增强型SPR传感芯片,波长为854nm激发光源下依次检测尿酸浓度从0增大到1.25mmol/L的共振角变化。单层银膜SPR和纳米修饰SPR的平均折射率灵敏度分别为88.537°/RIU和101.19°/RIU,结果表明银纳米粒子对角度调制型SPR有增强作用,但效果不佳。2.波长调制型SPR尿酸浓度的检测。计算并仿真波长调制下银纳米粒子对SPR的增强效果,波长为350~2500nm激发光源下仿真尿酸浓度从0增大到1.25mmol/L时共振谱变化,单层银膜SPR和纳米修饰SPR的平均折射率灵敏度的仿真值分别为1576nm/RIU和5921.8nm/RIU,仿真结果表明银纳米粒子对波长调制型SPR具有显著的增强效果。3.近红外SPR传感器的温度特性研究。以空气和水为待测物,温度从14℃到39℃以5℃为间隔,检测共振角随温度的变化情况。待测物为空气时,共振角的改变量很小,超出实验装置0.04°的测量范围;水为待测物时,共振角随温度升高而减小的趋势很明显,约为0.05°/℃,SPR反射率曲线的半高宽随温度升高而展宽,灵敏度降低。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O657.33

【参考文献】