SPR生物传感器及其与电化学联用研究
本文选题:表面等离子体共振 + 生物传感器 ; 参考:《浙江大学》2016年博士论文
【摘要】:随着表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)生物传感技术的广泛应用,研究SPR技术与其它技术的联用也成为生物传感领域的研究热点。论文首先运用自行研制的SPR生物传感实验仪,开展传感器金属膜系的研究,通过理论分析、仿真计算,得到了金银复合膜最佳厚度设计参数,提高了传感器的性能;结合不同生物识别功能的传感芯片,开展了H7N9亚型流感病毒和环丙沙星(CIP)抗生素的检测实验。在此基础上研究SPR与电化学技术的联用,提出并构建基于二电极体系的ESPR (Electrochemical SPR)系统,结合循环伏安法,开展了甲苯胺蓝(TB)定量检测、聚苯胺(PAn)聚合过程监测等研究。本论文的主要研究内容与成果主要包括:1.研究不同金属膜系对SPR传感性能的影响,通过理论分析与仿真计算分别得到单一金膜、银膜、金银复合膜的最优厚度。实验比较了金银复合膜(40 nm银+10 nm金)与单一金膜(50 nm)的性能。NaCl折射率样品实验,得到金银复合膜的基线噪声为0.004 pixels,折射率分辨率为5.3×10-7 RIU,均优于单一金膜。BSA生物分子吸附实验,结果表明金银复合膜具有更大的SPR共振角响应值。2.运用金银复合膜,结合抗原-抗体识别体系构建了检测H7N9亚型流感病毒的SPR生物传感器。在金属膜表面固定抗H7N9流感病毒HA蛋白的单克隆抗体anti-HA,实现了1~100 ng/mL浓度范围内H7N9病毒的检测,检测限达1ng/mL;anti-HA抗体与HA蛋白的平衡解离常数KD为2.28×10-11 M,表明该anti-HA检测芯片可以有效结合HA蛋白,从而进行H7N9病毒的识别与检测。3.使用金银复合膜,结合分子印迹聚合物(MIP)识别体系,制备了可以特异性检测CIP的MIP芯片。其对CIP具有很好的选择性,检出限为1×10-13mol/L,加标回收率为93.5%~108.8%。同时,该检测芯片可再生并重复利用。4.研究SPR与电化学联用技术,提出以活性炭为辅助电极的二电极体系,构建了二电极体系ESPR生物传感器。采用循环伏安法进行不同浓度TB溶液的检测实验,根据电流响应曲线可得到TB发生氧化还原反应的氧化峰、还原峰电位信息。将SPR共振角数据对电位求导得到E-dθ/dt曲线,其变化与法拉第电流相同,在谱图上同样出现谱峰,且峰电位与循环伏安法得到氧化峰、还原峰电位一致。将不同浓度TB溶液的氧化峰峰位电流值和dθ/dt数值分别与TB溶液浓度进行拟合,线性相关性较好,可进行TB溶液的浓度检测。5.使用二电极体系ESPR系统,结合循环伏安法,实时监测苯胺单体在SPR传感金属膜表面合成PAn的过程。循环伏安电流曲线只能得到简单的氧化还原峰电位信息,而通过SPR共振角曲线可以了解到PAn在不同氧化还原态之间的相互转化过程,进而分析PAn的增长过程动力学,为研究PAn的聚合机理提供新方法。
[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.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O657.1;TP212.3
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 吴西梅,刘欣,陈永泉;生物传感器的研制及在食品工业中的应用[J];广州食品工业科技;2001年02期
2 李真;戴媛静;陈曦;;生物传感器及其在环境分析中的应用[J];福建分析测试;2001年03期
3 李彦文,杨仁斌,郭正元;生物传感器在环境污染物检测中的应用[J];环境科学动态;2004年01期
4 王锋;樊先平;王民权;;光学生物传感器的研究进展[J];材料导报;2004年07期
5 耿敬章,仇农学;生物传感器及其在食品农药残留检测中的应用[J];粮油食品科技;2005年01期
6 周南;;德国生物传感器会议[J];分析试验室;2006年06期
7 李永生;高秀峰;齐娇娜;肖真;;乙醇荧光毛细生物传感器的研究[J];酿酒科技;2006年07期
8 康天放;刘润;鲁理平;程水源;;再生丝素固定乙酰胆碱酯酶生物传感器[J];应用化学;2006年10期
9 陈俭霖;;生物传感器在环境监测中的应用及发展前景[J];污染防治技术;2006年03期
10 ;第十届世界生物传感器大会将在上海召开[J];物理化学学报;2007年09期
相关会议论文 前10条
1 崔传金;吴海云;左月明;;生物传感器研究进展及发展趋势[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
2 莫冰;刘晓为;;浅谈生物传感器在几个主要领域的应用及展望[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年
3 薛瑞;康天放;;基于丝素蛋白固定乙酰胆碱酯酶的有机磷和氨基甲酸酯类农药生物传感器的研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
4 李彤;赵纯;;用于水体监测的生物传感器研究进展[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2012年
5 任湘菱;唐芳琼;;光电化学体系构建新型葡萄糖生物传感器[A];中国感光学会影像材料的研究与应用学术研讨会论文集[C];2009年
6 邹琴;李刘冬;;生物传感器在贝毒快速检测中的应用[A];泛珠三角区域渔业经济合作论坛第三次年会会议论文[C];2008年
7 邱筱岷;;生物传感器及其在临床医学中的应用研究[A];中华医学会医学工程学分会第十次学术年会暨2009中华临床医学工程及数字医学大会论文集[C];2009年
8 马芬;张成孝;;多标记型汞离子电化学发光生物传感器的研究[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年
9 任湘菱;唐芳琼;;银—金纳米复合颗粒增强的葡萄糖生物传感器[A];第一届全国纳米技术与应用学术会议论文集[C];2000年
10 黄智伟;黄琛;;光纤DNA生物传感器研究动向[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
相关重要报纸文章 前10条
1 哈尔滨工业大学 莫冰;四大应用领域,,生物传感器技术发展迅速[N];中国电子报;2004年
2 张巍巍;美研制出超灵敏生物传感器[N];科技日报;2012年
3 吴琼;生物传感器迅速成长[N];中国电子报;2000年
4 何屹;新生物传感器可观测细菌生长[N];科技日报;2011年
5 记者 毛黎;人体细胞生物传感器分子机理首次揭开[N];科技日报;2011年
6 记者 何永晋;乌生物传感器研究硕果累累[N];科技日报;2003年
7 白毅 王宇星;我国生物传感器研究获重大进展[N];中国医药报;2006年
8 张佳星;“火眼金睛”窥测基因调控[N];科技日报;2008年
9 汪明;2009年全球生物传感器市场有望突破40亿美元[N];中国医药报;2006年
10 邹争春;漏声表面波生物传感器检测系统构建成功[N];中国医药报;2012年
相关博士学位论文 前10条
1 史大川;恒温型纳米—滚环扩增-SPR传感器快速检测病原微生物的研究[D];第三军医大学;2015年
2 刘蓬勃;提高微流芯片生物传感器检测限的研究[D];大连理工大学;2015年
3 唱凯;Ⅰ:LSAW生物传感器的构建及临床应用研究 Ⅱ:两株罕见致病菌的鉴定[D];第三军医大学;2015年
4 高小尧;基于核酸的生物传感器的研究与应用[D];福州大学;2014年
5 闫志勇;蛋白激酶活性的光电化学生物分析研究[D];青岛大学;2016年
6 张冰;SPR生物传感器及其与电化学联用研究[D];浙江大学;2016年
7 罗鹏;一次性电化学酒精生物传感器的研究[D];重庆医科大学;2009年
8 卫银银;新型葡萄糖生物传感器的构筑、机理及应用研究[D];华东师范大学;2011年
9 刘盛平;基于支撑双分子层膜的智能生物传感器系统研究[D];重庆大学;2003年
10 曹淑瑞;纳米复合材料固载生物氧化酶构建高灵敏电流型酶生物传感器的研究[D];西南大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 付家鹏;改性纤维素纳米纤维的邻苯二酚生物传感器研究[D];江南大学;2015年
2 褚一岚;二维硫化钼/石墨烯复合材料生物传感器制备及应用研究[D];浙江大学;2016年
3 方诣;维持酶蛋白自然构型的新型葡萄糖生物传感器电极的研究[D];南京师范大学;2013年
4 顾万通;城市河流底泥污染物指示性微生物研究及生物传感器的构建[D];哈尔滨师范大学;2016年
5 陈瑶瑶;基于信号放大的生物传感器在生化分析中的应用[D];青岛科技大学;2016年
6 冯雪;基于聚苯胺—石墨烯复合物的电化学生物传感器的构筑和性能研究[D];浙江大学;2016年
7 陈宝平;扫描电化学显微镜生物传感信号放大技术的研究[D];华东师范大学;2016年
8 赵倩;基于生物传感器的MERS冠状病毒蛋白酶检测模型及其应用[D];安徽医科大学;2016年
9 胡冬萍;基于G-四链体及其荧光探针构建的UDG生物传感器[D];广东工业大学;2016年
10 章溪;几种DNA生物传感器用于微小RNA和真菌毒素的检测[D];福建医科大学;2015年
本文编号:2039701
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/2039701.html