干涉型微納光纖生物傳感器研究.pdf

1、近年來(lái)，光纖生物傳感的研究在疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、藥物開發(fā)等方面具有越來(lái)越重要的研究意義及應(yīng)用價(jià)值。為了拓寬生物傳感檢測(cè)的途徑，探索新的傳感機(jī)制、研制新型的傳感器件變得迫在眉睫。隨著新信息功能材料-光纖的引入，現(xiàn)代生物傳感技術(shù)又有了新的途徑。光纖具有重量輕、體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、安全性好、生物兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為近二十年來(lái)發(fā)展最迅速的傳感技術(shù)之一。實(shí)現(xiàn)基于光纖傳感的高靈敏度、免標(biāo)記、高特異性的在體生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)，并且發(fā)展

2、更多功能化、集成化的光纖生物醫(yī)學(xué)傳感器件，已成為生物傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及發(fā)展方向。
　　本論文以準(zhǔn)馬赫-曾德爾干涉型微納光纖和單錐型法布里-珀羅探針式微納光纖傳感器為生物傳感的載體，光纖表功能化生物修飾膜為識(shí)別原件，通過微納光纖高靈敏度折射率的感知，結(jié)合特異性敏感膜極高的識(shí)別能力，將待測(cè)生物的信息轉(zhuǎn)化為可解調(diào)的光波信號(hào)，并通過光信號(hào)的變化實(shí)現(xiàn)生物分子的特異性識(shí)別。另外，利用法布里-珀羅干涉型微納光纖傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物傳感的溫度補(bǔ)

3、償。與傳統(tǒng)標(biāo)記類的傳感器相比，本文提出的兩類干涉型微納光纖生物傳感器并沒有復(fù)雜的預(yù)處理過程，直接通過強(qiáng)的倏逝光場(chǎng)效應(yīng)來(lái)感應(yīng)待測(cè)生物樣品和環(huán)境溫度。傳感探針結(jié)構(gòu)靈巧、體積小、可靠性強(qiáng)，為高分辨、免標(biāo)記、在體檢測(cè)的生物醫(yī)學(xué)傳感器件的研究提供了新的思路。
　　本論文主要包括以下兩個(gè)部分研究?jī)?nèi)容:
　　(1)準(zhǔn)馬赫-曾德爾干涉型微納光纖DNA雜交檢測(cè)研究
　　為了實(shí)現(xiàn)免標(biāo)記DNA互補(bǔ)序列檢測(cè)，我們提出并制備準(zhǔn)馬赫-曾德爾干涉型

4、微納光纖傳感器進(jìn)行DNA雜交檢測(cè)研究。DNA互補(bǔ)序列檢測(cè)是通過將已知序列的DNA樣品與被測(cè)樣品中未知的目標(biāo)DNA鏈高特異性雜交的技術(shù)。在此部分中，首先成功制備了準(zhǔn)馬赫-曾德爾干涉型微納光纖傳感器，將-段20mm多模光纖兩側(cè)分別接單模光纖，并將多模光纖火焰拉錐，使其直徑接近10μ，其后再將拉錐過的多模光纖用氫氟酸腐蝕1分鐘左右，去除其包層。我們使用吸附法將多聚賴氨酸與探針DNA分子層層吸附在傳感器表面，成功制備具有特異性識(shí)別能力的準(zhǔn)馬赫-

5、曾德爾干涉型微納光纖生物探頭，并在此基礎(chǔ)上利用該傳感器件實(shí)現(xiàn)了DNA特異性雜交過程。此生物探頭可探測(cè)濃度低至1μM的目標(biāo)DNA溶液，而且測(cè)量結(jié)果重復(fù)可靠。之后，為了證明此檢測(cè)結(jié)果，我們進(jìn)行了非互補(bǔ)目標(biāo)DNA分子的非特異性雜交。此傳感器不但可用于DNA的特異性識(shí)別檢測(cè)中，也能用到其他微量生物分子例如抗原/抗體、生物細(xì)胞等領(lǐng)域。
　　(2)法布里-珀羅干涉型微納光纖傳感器的研究
　　為了實(shí)現(xiàn)微小尺度、檢測(cè)，我們提出并制備基于法布

6、里-珀羅干涉型探針式微納光纖傳感器，并檢測(cè)了其對(duì)溫度及折射率的響應(yīng)。我們?cè)趩文９饫w端面通過腐蝕熔接的方法得到一個(gè)直徑為15μm的空氣腔，光在經(jīng)過空氣腔內(nèi)壁時(shí)會(huì)發(fā)生反射，空氣腔后段的單模光纖進(jìn)行拉錐，得到了錐尖直徑為2μm的銳錐度光纖單錐，錐尖端面處的反射光與空氣腔反射的光相互耦合，成功制備法布里-珀羅干涉型探針式微納光纖傳感器，并測(cè)試了微納光纖探針光譜漂移隨溫度的變化規(guī)律，此光纖探針可檢測(cè)很小空間中溫度的變化，為檢測(cè)生物相互左右中溫度的