干涉型微纳光纤生物传感器研究

发布时间：2018-07-09 20:13

本文选题：光纤生物传感器 + 核酸传感器　；参考：《西北大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,光纤生物传感的研究在疾病诊断、环境监测、药物开发等方面具有越来越重要的研究意义及应用价值。为了拓宽生物传感检测的途径,探索新的传感机制、研制新型的传感器件变得迫在眉睫。随着新信息功能材料-光纤的引入,现代生物传感技术又有了新的途径。光纤具有重量轻、体积小、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、安全性好、生物兼容性强等特点,成为近二十年来发展最迅速的传感技术之一。实现基于光纤传感的高灵敏度、免标记、高特异性的在体生物医学检测,并且发展更多功能化、集成化的光纤生物医学传感器件,已成为生物传感领域的研究热点及发展方向。本论文以准马赫-曾德尔干涉型微纳光纤和单锥型法布里-珀罗探针式微纳光纤传感器为生物传感的载体,光纤表功能化生物修饰膜为识别原件,通过微纳光纤高灵敏度折射率的感知,结合特异性敏感膜极高的识别能力,将待测生物的信息转化为可解调的光波信号,并通过光信号的变化实现生物分子的特异性识别。另外,利用法布里-珀罗干涉型微纳光纤传感器可以实现对生物传感的温度补偿。与传统标记类的传感器相比,本文提出的两类干涉型微纳光纤生物传感器并没有复杂的预处理过程,直接通过强的倏逝光场效应来感应待测生物样品和环境温度。传感探针结构灵巧、体积小、可靠性强,为高分辨、免标记、在体检测的生物医学传感器件的研究提供了新的思路。本论文主要包括以下两个部分研究内容:(1)准马赫-曾德尔干涉型微纳光纤DNA杂交检测研究为了实现免标记DNA互补序列检测,我们提出并制备准马赫-曾德尔干涉型微纳光纤传感器进行DNA杂交检测研究。DNA互补序列检测是通过将已知序列的DNA样品与被测样品中未知的目标DNA链高特异性杂交的技术。在此部分中,首先成功制备了准马赫-曾德尔干涉型微纳光纤传感器,将一段20mm多模光纤两侧分别接单模光纤,并将多模光纤火焰拉锥,使其直径接近10μm,其后再将拉锥过的多模光纤用氢氟酸腐蚀1分钟左右,去除其包层。我们使用吸附法将多聚赖氨酸与探针DNA分子层层吸附在传感器表面,成功制备具有特异性识别能力的准马赫-曾德尔干涉型微纳光纤生物探头,并在此基础上利用该传感器件实现了 DNA特异性杂交过程。此生物探头可探测浓度低至1μμM的目标DNA溶液,而且测量结果重复可靠。之后,为了证明此检测结果,我们进行了非互补目标DNA分子的非特异性杂交。此传感器不但可用于DNA的特异性识别检测中,也能用到其他微量生物分子例如抗原/抗体、生物细胞等领域。(2)法布里-珀罗干涉型微纳光纤传感器的研究为了实现微小尺度、检测,我们提出并制备基于法布里-珀罗干涉型探针式微纳光纤传感器,并检测了其对温度及折射率的响应。我们在单模光纤端面通过腐蚀熔接的方法得到一个直径为15μm的空气腔,光在经过空气腔内壁时会发生反射,空气腔后段的单模光纤进行拉锥,得到了锥尖直径为2μm的锐锥度光纤单锥,锥尖端面处的反射光与空气腔反射的光相互耦合,成功制备法布里-珀罗干涉型探针式微纳光纤传感器,并测试了微纳光纤探针光谱漂移随温度的变化规律,此光纤探针可检测很小空间中温度的变化,为检测生物相互左右中温度的变化提供了基础。实验中我们测试了该传感器的折射率响应,相对于温度变化,折射率响应并不明显,利用此折射率不敏感的探针式微纳光纤传感器,我们可以对生物检测过程中折射率变化时温度的影响进行补偿。
[Abstract]:In recent years , the research of optical fiber biosensor has become more and more important in disease diagnosis , environment monitoring and drug development . In order to prove the detection result , we carried out non - specific hybridization of non - complementary target DNA molecules . The sensor not only can be used in the specific recognition and detection of DNA , but also can be used in other fields such as antigen / antibody , biological cell and so on .
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212.3

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