金纳米棒对SPR传感器灵敏度增强效用的研究

论文摘要

由于表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）传感器具有无需标记、无损检测、能实时监测生物分子动态反应过程和灵敏度高等优点,因此成为生物化学传感器领域的研究热点。目前,人们进行SPR新方法研究的目的,除了扩大方法的应用范围、简化操作程序之外,最主要的还是为了提高SPR传感器的灵敏度。由于金属纳米颗粒具有表面富集效应和局域表面等离子体共振效应,将之应用于SPR传感器中,有助于提高SPR生物传感器的灵敏度。目前研究最多的是金纳米球,利用其表面富集效应以及其与贵金属薄膜间的电磁场耦合谐振效应,可以放大SPR传感器的测试信号二十几倍。金属纳米颗粒中,金纳米棒与金纳米球的性质有着很大的不同,比金纳米球多一个纵向等离子体共振吸收峰。金纳米棒的纵向等离子体共振吸收峰随周围介质折射率的变化极其敏感,其与贵金属薄膜间的电磁场耦合谐振效应和金纳米球的相比也有着很大的区别。因而金纳米棒在SPR传感器中的应用有着很大的研究价值。本文通过对比目前几种常用的金纳米棒的制备工艺,采用晶种生长法制备出几种不同长径比的金纳米棒,将该金纳米棒应用于SPR生物传感器中进行实验研究发现:将金纳米棒与抗体偶联后作为第二抗体,利用双抗体夹心法测得其对抗原与第一抗体的反应信号有很大的放大作用;且纵向等离子体共振吸收峰越接近SPR的共振波长,放大效果越好。本文还利用扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计等测试手段对该金纳米棒的结构和光学性质进行了分析,结果发现:随着金纳米棒长径比的增加,横向等离子体共振吸收峰基本无变化,纵向等离子体共振吸收峰逐渐红移。这与前人所得出的研究成果相符。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 SPR传感技术的研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容和论文结构安排
• 1.3.1 论文工作的主要内容
• 1.3.2 论文的结构安排
• 第2章 不同长径比的金纳米棒的制作
• 2.1 金属纳米粒子及其特性
• 2.2 目前常用的制备金纳米棒的方法
• 2.2.1 模板法
• 2.2.2 电化学法
• 2.2.3 光化学方法
• 2.2.4 晶种生长法
• 2.3 不同长径比的金纳米棒的制备
• 2.3.1 实验仪器与试剂
• 2.3.2 金纳米棒的制备工艺
• 2.4 金纳米棒的性质表征
• 2.4.1 金纳米棒的形貌特征
• 2.4.2 金纳米棒的吸收光谱
• 2.5 本章小结
• 第3章 金纳米棒在SPR传感器中的应用
• 3.1 金纳米棒的表面修饰及其功能化
• 3.1.1 有机高分子材料表面修饰技术及功能化
• 3.1.2 无机材料修饰技术及功能化
• 3.1.3 表面活性剂修饰技术及功能化
• 3.1.4 有机小分子化合物表面修饰及功能化
• 3.2 金纳米棒与抗体的偶联
• 3.2.1 实验仪器与试剂
• 3.2.2 实验工艺
• 3.3 金纳米棒在SPR传感器上的应用
• 3.3.1 SPR生物检测原理
• 3.3.2 金纳米棒对SPR传感器测试信号的放大作用
• 3.3.3 实验结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 金纳米棒提高SPR传感器灵敏度的机理
• 4.1 SPR传感技术的基本原理
• 4.1.1 表面等离子体波
• 4.1.2 表面等离子体共振（SPR）
• 4.2 局域表面等离子体共振效应
• 4.3 金纳米棒对SPR传感器灵敏度的增强机理
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 在学期间学术成果情况
• 指导教师及作者简介
• 致谢