反射率調(diào)制型生物傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、反射率調(diào)制型生物傳感器是一種免標(biāo)記的光學(xué)生物傳感器，具有檢測靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)勢，并在高通量檢測方面具有很大潛力。本文對反射率調(diào)制型生物傳感器的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，主要內(nèi)容包括：
　　1.本文采用SiO2/Si結(jié)構(gòu)的換能器，由于Si是吸收介質(zhì)，首先推導(dǎo)了吸收介質(zhì)中的折射定律和菲涅耳公式。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)換能器結(jié)構(gòu)建立了吸收基底模型，對其反射率公式進行了推導(dǎo)。
　　2.通過模擬仿真的方法，選取了反射率調(diào)制型生物傳感器

2、的工作點參數(shù)。首先根據(jù)換能器表面的反射率公式，分析了 SiO2膜層厚度、入射光波長、偏振態(tài)、入射角度等參數(shù)對換能器的反射率的影響，采用基于波長的反射率差分的方法在實驗條件下對上述參數(shù)進行了優(yōu)化，獲取使換能器的反射率對 SiO2膜層厚度變化最為敏感的工作點參數(shù)。其次仿真分析了工作點參數(shù)的穩(wěn)定性對反射率調(diào)制型生物傳感器性能的影響，結(jié)果表明：工作點處入射波長附近的波長漂移和微小入射角度變化對靈敏度影響較??；換能器結(jié)構(gòu)的設(shè)計加工可以滿足實驗需求

3、。
　　3.搭建了生物傳感實驗平臺，首先對課題組之前設(shè)計的換能器結(jié)構(gòu)以及具體應(yīng)用中遇到的問題進行研究分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計并制作了特定結(jié)構(gòu)的換能器。其次對生物傳感實驗所用光源的功率穩(wěn)定性、光源的光束均勻性進行了分析、測試和評估，結(jié)果表明：光源功率波動范圍小于0.6％，光束均勻性波動約為1%，基本能滿足實驗要求。最后開展了生物傳感實驗研究，主要包括系統(tǒng)標(biāo)定實驗、傳感單元的自組裝膜修飾與蛋白質(zhì)固定實驗以及兔抗人免疫球蛋白 G(簡稱兔抗人

4、IgG)濃度梯度實驗。實驗中用CCD相機分別采集633nm紅光和524nm綠光入射時換能器表面的圖像，通過數(shù)據(jù)處理獲取傳感單元反射率變化量。實驗結(jié)果表明：采用紅光和綠光入射時，膜層厚度的增加引起的反射率變化與理論分析相符；本文設(shè)計的換能器在生物傳感實驗活化處理后背景噪聲得到了抑制，達到了預(yù)期效果；兔抗人IgG濃度梯度實驗中，633nm紅光、524nm綠光和兩波長反射率差分測試的檢測信號強度隨溶液濃度的變化曲線與理論曲線趨勢一致，其中基于