光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器

发布时间：2017-02-14 11:09

  本文关键词：光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器，由笔耕文化传播整理发布。

《暨南大学》 2015年

光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器

孙丹丹  

【摘要】：生物传感技术在疾病诊断、药物开发、环境监测等领域具有重要的研究价值和应用需求。探索传感新机制,研制新型传感器件,拓宽生物医学传感应用成为相关行业发展的迫切要求。新信息功能材料-光纤的引入,为现代生物传感技术注入了生命力。光纤具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、安全性好、生物兼容性强等其他功能材料不具备的优点,成为近二十年来发展最为迅速的传感介质之一。实现高灵敏度、高特异性、免标记的光纤生物医学―在体检测‖技术,及发展功能集成化光纤生物医学传感器件,是当今该领域的研究热点和发展方向。本论文以微纳光纤布拉格光栅和单锥干涉型微纳光纤为生物传感载体,以光纤表面生物敏感薄膜为识别元件,通过高灵敏度折射率感知和高特异性识别能力,将待测生物信息高效率地转化为光信号,实现识别检测。不同于传统标记类传感器的复杂预处理过程,上述两类微纳光纤器件通过强倏逝光场效应直接感测待测生物样品,并兼具传感探针体积小巧、结构灵活等特点,为高分辨率、免标记、在体检测的生物医学传感功能器件提供了全新的手段。论文研究内容主要包括以下三个部分:(1)基于光栅型微纳光纤器件的DNA杂交检测研究DNA序列配对检测是通过已知DNA序列对待测样品中目标DNA进行的高特异性互补链杂交技术。此部分首先采用193nm准分子激光器结合相位掩膜板法高效制备微纳光纤光栅,之后通过吸附法制作具有特异性识别能力的微纳光纤光栅生物探头,得到可探测的DNA浓度低至0.5μM,测量结果重复可靠。并在此基础上研究了光栅型微纳光纤器件在DNA杂交中的非特异性响应。此传感器工作于反射端,探针结构小巧、操作简便,通过不同阶模的相对波长漂移差补偿了DNA杂交检测过程中的温度交叉敏感问题。(2)基于单锥干涉型微纳光纤器件的核酸适体传感研究此研究基于凝血酶核酸适体与凝血酶具有高特异性和强亲和力,利用单锥干涉型微纳光纤传感结构开展检测研究。采用共价键合法实现具有特异性的光纤核酸适体探头制作。然后使用成功制作的光纤核酸适体探头检测不同浓度的凝血酶,统计数据得到该传感器可测生物浓度低至0.1μM。进一步研究了接近实际情况的血清中特异性响应,并得到良好的结果。最后,采用与凝血酶分子量可比拟的胃蛋白酶进行该传感器的非特异性研究。所使用的单锥干涉型微纳光纤传感结构采用熔融拉锥的方法制备,其的折射率灵敏度高达1660nm/RIU,且具有较低的温度响应系数,并通过特别设计的―U‖型探针式结构,使得测量操作更为简便准确。(3)基于单锥干涉型微纳光纤器件的乳腺癌抗原免疫传感研究此研究依据免疫传感机理,即乳腺癌标志物抗原可与相应的抗体发生特异性结合,进而影响传感器的生物敏感膜的特性。该工作采用共价键合法完成具有特异性的光纤免疫探头,并实现了不同浓度乳腺癌标志物HER2抗原的检测。实验验证了该传感器在乳腺癌早期诊断检测的可行性。

【关键词】：
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318;TP212.3
【目录】：

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1 陈憩,蒋琴,葛箐芳,何国祥;乳腺导管造影术在乳腺导管疾病中的应用[J];实用放射学杂志;2001年03期

2 车庆林,彭孝军;荧光免疫分析用染料及其研究进展[J];现代化工;1998年02期

3 刘彦春;王炜;曹谊林;商庆新;钟伟;;包埋后的聚羟基乙酸与软骨细胞体外培养实验研究[J];中华显微外科杂志;1998年01期

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1 马艺闻;面向早期乳腺癌检测的时域扩散光学方法研究[D];天津大学;2009年

2 张红燕;多孔硅光学生物传感器制备及其生物检测[D];新疆大学;2013年

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1 高文丽;医用钛表面多聚赖氨酸-DNA层层组装膜及其生物性能[D];西南交通大学;2011年

2 孙光;微创技术在乳腺肿瘤诊断中的应用价值研究[D];吉林大学;2007年

3 胡珂;钛表面固定肝素—多聚赖氨酸纳米颗粒以改善血液相容性的研究[D];西南交通大学;2012年

4 王颖;单晶硅微裂纹的扫描电镜原位观察与应变场研究[D];内蒙古工业大学;2013年

【共引文献】

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1 张东荣,王正刚,毛忠贵;聚赖氨酸的研究进展[J];氨基酸和生物资源;2005年02期

2 李桂华;王新华;曹桂景;杨仁杰;杨建梅;;选择性乳腺导管造影对导管内癌的诊断价值[J];北京大学学报(医学版);2008年02期

3 陈文娇,夏丽天,马捷,彭东红,窦永充,朱涤新;乳腺导管造影技术在非哺乳期乳头溢液中的应用[J];放射学实践;2003年12期

4 钟治平;吕霞;姚文青;万芸;姚国燕;;乳腺导管造影对乳腺导管内病变良、恶性的诊断[J];广东医学;2010年16期

5 包煜芝;张海燕;;EDTA与多聚赖氨酸的铰链物抑制兔后发性白内障的实验研究[J];国际眼科杂志;2012年03期

6 徐嗣正 ,徐莉萍 ,邓海璇 ,何悦农;乳腺高频钼靶X线检查在乳腺癌中应用价值的探讨[J];广西医学;2002年12期

7 陆业军;乳腺癌影像学诊断现状[J];广西医学;2002年12期

8 王丽;桑宏庆;;核酸适体及其在食品安全领域的应用[J];安徽科技学院学报;2013年05期

9 于洋;张学亮;宋章启;卫正统;孟洲;;An investigation on optical microfiber reflector with low reflectance[J];Chinese Optics Letters;2014年01期

10 汪舰;魏建平;杨波;高志扬;张利伟;杨学峰;;光纤化学传感技术研究近况[J];光谱学与光谱分析;2014年08期

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1 吴佳黛;彭远义;;免疫传感器及其在动物疫病检测中的应用前景[A];中国奶业协会第24次繁殖学术年会暨国家奶牛/肉牛产业技术体系第一届全国牛病防治学术研讨会论文集[C];2009年

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1 阮平巧;基于形状的扩散光学层析成像理论与技术研究[D];天津大学;2010年

2 刘松波;藻酸钙载体制备及复合软骨细胞修复关节软骨缺损的研究[D];第四军医大学;2001年

3 王丽秋;水溶性3H-吲哚菁型生物荧光标示染料的研究[D];大连理工大学;2003年

4 周青;组织工程化颌下腺体外培养体系构建的实验研究[D];中国医科大学;2002年

5 蒋淳;应用微重力旋转培养系统构建组织工程软骨的实验研究[D];复旦大学;2005年

6 崔鹏程;组织工程方法构建预定形态软骨[D];第四军医大学;2000年

7 刘曦明;选择性细胞滞留技术快速构建组织工程骨的实验研究[D];第三军医大学;2008年

8 王丽;生物荧光标识用菁染料的研究[D];大连理工大学;2010年

9 叶青;选择性细胞滞留技术快速构建组织工程骨在山羊脊柱融合成骨效应的研究[D];第三军医大学;2009年

10 张红燕;多孔硅光学生物传感器制备及其生物检测[D];新疆大学;2013年

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1 刘雯卿;MRI辅助提高扩散光学断层成像质量的研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 王婷婷;时域非接触型空间光扫描近红外光学层析成像系统研究[D];天津大学;2012年

3 缪志和;聚乳酸构建组织工程化软骨的实验研究[D];第二军医大学;2000年

4 温俊峰;近红外荧光试剂Cy系列的合成研究[D];陕西师范大学;2005年

5 陈良华;藻红蛋白荧光标记技术及在烟草花叶病毒检测上的应用[D];福建农林大学;2005年

6 舒凡;近红外中位氨基酸取代Cy7的合成及生物应用[D];大连理工大学;2006年

7 王露;钛氧膜表面纤连蛋白的固定及内皮细胞生长行为研究[D];西南交通大学;2006年

8 栾瑞波;核酸探针用于核酸复制与酶活性的实时监测及点突变分析[D];湖南大学;2006年

9 方芳;花菁染料的共振光散射研究及分析应用[D];安徽师范大学;2006年

10 万巧玲;纳米条码检测技术研究[D];重庆大学;2007年

【二级参考文献】

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1 彭英才;;多孔硅光致发光研究的最新进展[J];半导体光电;1993年03期

2 杨国伟;;多孔硅(PS)制备新方法[J];半导体光电;1993年04期

3 李和委;硅的湿法化学腐蚀机理[J];半导体情报;1997年02期

4 史国权,于骏一,蔡永祥,闫继旺,马文生,韩荣久,黄巍;金刚石车削单晶锗和硅[J];长春光学精密机械学院学报;1996年01期

5 李东升,杨德仁,阙端麟;单晶硅材料机械性能研究及进展[J];材料科学与工程;2000年03期

6 冯波;翁杰;屈树新;鲁雄;汪建新;;医用钛表面纳米结构化改性[J];稀有金属材料与工程;2007年10期

7 陈方红,陈述政,曾春来,兰文胜;超声引导下微创旋切活检系统在乳腺疾病中的应用[J];中国超声诊断杂志;2004年07期

8 孟颖;;医学CT图像的改进阈值分割算法研究[J];电脑学习;2008年04期

9 任建敏,邹全明,彭承琳,王缚鲲;纳米技术在生物医学工程中的应用[J];第三军医大学学报;2000年03期

10 金长春,王惟彪,杨松林,王永珍,姜锦秀,具昌南;制备多孔硅的一种新方法[J];发光学报;1993年01期

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1 赵凌云;三维正电子放射断层成像理论及实现[D];浙江大学;2001年

2 李东升;集成电路用直拉单晶硅力学性能[D];浙江大学;2002年

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1 钱敏;基于多孔硅的一维光子晶体研究[D];华东师范大学;2006年

2 刘加富;线锯切割单晶硅的应力场及损伤层研究[D];山东大学;2006年

3 余继军;单晶硅材料动态压痕试验系统的建立及试验研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

4 贾金涛;多孔硅的制备及稳定化研究[D];南京理工大学;2007年

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1 赵猛;倪明;胡永明;;一种干涉型分布式光纤传感器研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

2 郭海涛;王陆唐;阮颖;孟义朝;黄肇明;;偏振干涉型Interleaver的研究[A];2002海峡两岸三地无线科技研讨会论文集[C];2002年

3 蒋立辉;张阳;张菲;;Mach-Zehnder干涉型光纤围界系统信号提取方案[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集（下册）[C];2009年

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1 王闵;微型光纤干涉型氢气传感器关键技术研究[D];武汉理工大学;2013年

2 汪歆;改善干涉型光纤微弱磁场传感器性能的若干关键技术研究[D];上海交通大学;2009年

3 袁军国;分布式马赫—泽德干涉仪的原理与应用研究[D];华中科技大学;2006年

4 焦斌亮;Sagnac干涉型光纤电流传感器研究[D];燕山大学;2006年

5 孙丹丹;光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器[D];暨南大学;2015年

6 沃江海;高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究[D];华中科技大学;2014年

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1 丘小祥;光纤传感系统偏振控制与干涉臂补偿研究[D];北京邮电大学;2009年

2 都智刚;干涉型光纤弱磁传感器解调系统稳定性研究[D];上海交通大学;2008年

3 董沛君;高分辨率干涉型光纤传感技术的研究[D];浙江大学;2013年

4 谢莹;全光纤干涉型温度传感器的研制[D];武汉理工大学;2014年

5 潘黎;基于3X3耦合器的干涉型光纤麦克风的系统设计[D];安徽大学;2011年

6 阙如月;光纤干涉腔的飞秒激光制备及超声传感特性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 郭明江;白光干涉型光纤法珀腔传感器的研究[D];南京航空航天大学;2003年

8 夏玮;光纤干涉测试仪的完善及系统软件的研究[D];南京航空航天大学;2008年

9 李灿;基于模间干涉的光纤Mach-Zehnder干涉型传感器的研究[D];安徽大学;2011年

10 赵岚;干涉型光纤电压传感器信号处理单元的设计[D];燕山大学;2006年

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