基于貴金屬納米粒子LSPR生物傳感器的研究.pdf

1、金屬納米粒子的局域表面等離子體共振(LSPR,localized surface plasmon resonance)特性在生物傳感中的應(yīng)用是目前研究熱點(diǎn)之一。與傳統(tǒng)的表面等離子體共振(SPR,surface plasmon resonance)生物傳感器相比,LSPR生物傳感器具有制造成本低、設(shè)備小型化、攜帶方便等優(yōu)勢(shì),有望廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品分析等領(lǐng)域。LSPR生物傳感器的探測(cè)靈敏度較低,如何提高LSPR傳感器的探測(cè)靈

2、敏度是今后的重點(diǎn)研究對(duì)象。金、銀納米顆粒具有獨(dú)特的光、電、磁等性質(zhì),是廣泛使用的納米材料之一。本論文以研制高靈敏度LSPR生物傳感器為目標(biāo),分別通過濕化學(xué)法和電化學(xué)法制備金銀納米粒子的LSPR芯片,并開發(fā)一種可原位制備LSPR芯片和在線檢測(cè)的生物傳感器裝置,以利于LSPR生物傳感技術(shù)的推廣。
　　第一,利用濕化學(xué)法在常溫下制備了三角板銀納米粒子,其邊長(zhǎng)50-80 nm,厚度5-15 nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在銀納米粒子向三角板狀轉(zhuǎn)變的

3、過程中,雙氧水起到了關(guān)鍵性作用。使用(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(APTES)作為粘結(jié)劑提供氨基,將三角板銀納米自組裝于玻璃片表面。使用蔗糖溶液表征了三角板銀納米粒子對(duì)周圍介質(zhì)折射率靈敏度,結(jié)果表明其折射率靈敏度高達(dá)247 nm/RIU。
　　第二,針對(duì)電化學(xué)法自組裝金銀納米顆粒過程設(shè)計(jì)了一種可原位制備芯片和在線檢測(cè)的LSPR生物傳感器裝置,減少了芯片移動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果帶來的影響,并實(shí)現(xiàn)了裝置小型化、檢測(cè)在線化、操作簡(jiǎn)易化的目標(biāo)。

4、>　　第三,在該裝置上使用恒電位電沉積法制備了金納米LSPR芯片。制備過程中,其折射率靈敏度隨沉積電位負(fù)向增加而先增大后減小,吸光度也與周圍介質(zhì)折射率變化呈線性關(guān)系。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為電化學(xué)法自組裝金納米粒子可分為三個(gè)階段。在第二階段中,芯片表面的零價(jià)納米金和溶液中的金離子發(fā)生可逆轉(zhuǎn)換,芯片表面的金納米顆粒分布重新調(diào)整,可得到納米粒子分布均勻的LSPR芯片。
　　第四,在裝置上使用恒電位電沉積法制備了銀納米LSPR芯片。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

5、,在電位為-1.4 V,氧化銦錫(ITO,Indium Tin Oxide)層厚度為23±5 nm時(shí),制得的LSPR芯片折射率靈敏度最高,達(dá)到246 nm/RIU,和本論文濕化學(xué)法制備的LSPR芯片折射率靈敏度相當(dāng),比已報(bào)道的銀納米球,甚至比亞微米球平板印刷法(NSL)制備的銀納米陣列的折射率靈敏度還要高。以生物素-親和素體系為例,研究了基于自組裝銀納米粒子的LSPR生物傳感器的性質(zhì)。研究結(jié)果表明,在1.5*10-10到1.5*10-6