本文選題：光纖生物傳感器　切入點：靜電層層組裝　出處：《中國計量學(xué)院》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：光纖生物傳感器由于其尺寸小,抗電磁干擾、高靈敏度、高選擇性等特點被廣泛應(yīng)用于生物領(lǐng)域。制作光纖生物傳感器的關(guān)鍵步驟是光纖表面功能化,用于固定生物敏感元。本論文重點研究了靜電層層組裝(Electrostatic layer-by-layer assemble,以下簡稱ELBL)和3-氨丙基三乙氧基硅((3-aminopropyl)triethoxysilane,以下簡稱APTES)兩種修飾表面的方法。制作完成3種用于探測鏈霉親和素的光纖生物傳感器,其主要研究內(nèi)容包括:1、介紹生物傳感器的發(fā)展趨勢及其應(yīng)用,對光纖生物傳感器進行了分類并系統(tǒng)說明,闡述了我們所需的光纖表面功能化材料的性質(zhì)以及進行表面修飾的過程,對生物素-鏈霉親和素系統(tǒng)的應(yīng)用進行了必要的概述。2、介紹了菲涅耳反射和馬赫-曾德爾干涉的工作原理并具體到實際的光纖結(jié)構(gòu),闡述了菲涅耳反射型光纖傳感器對外界折射率的靈敏特性并進行了理論和實驗對比分析,得到在低折射率范圍下,理論和實驗值吻合度較好的結(jié)論,闡述了單模-細(xì)芯-單模光纖傳感器對外界折射率的靈敏特性,分別從Rsoft軟件模擬和實驗分析來進行說明,驗證了此結(jié)構(gòu)的折射率靈敏度隨折射率增大而增大這一結(jié)論。通過分析它們的折射率靈敏特性可以為接下去的生物實驗奠定基礎(chǔ)。3、提出一種基于ELBL的菲涅耳反射型光纖生物傳感器,將帶正電的聚二烯丙基二甲基氯化銨(Poly dimethyl diallyl ammonium chloride,以下簡稱PDDA)和帶負(fù)電的聚苯乙烯磺酸鈉(Poly(sodium-p-styrenesulfonate),以下簡稱PSS)依次重復(fù)鍍膜修飾在光纖端面來固定生物素,對不同濃度的鏈霉親和素溶液進行了測量,實驗證明了最佳(PDDA+PSS)膜層數(shù)為5層,并對傳感器的重復(fù)性和選擇性進行了實驗驗證。4、提出一種基于APTES修飾的菲涅耳反射型光纖生物傳感器,使用硅烷偶聯(lián)劑來固定生物素,對不同濃度的鏈霉親和素溶液進行了測量,實驗分析了傳感器的選擇性,并為了說明此傳感器的實用性,我們選取更具代表性的免疫球蛋白G來進行實驗驗證。5、提出一種基于ELBL的細(xì)芯模式干涉型光纖生物傳感器,利用馬赫-曾德爾干涉原理,在單模細(xì)芯光纖表面修飾上2層的(PDDA+PSS)膜用于固定生物素,對不同濃度的鏈霉親和素溶液進行了測量,選取希爾模型來對生物素和鏈霉親和素的結(jié)合能力進行了分析,同樣進行了實驗選擇性的驗證,實驗說明優(yōu)化光纖結(jié)構(gòu)可以提高傳感器的探測極限。
[Abstract]:Fiber optic biosensor is widely used in biological field because of its small size, anti-electromagnetic interference, high sensitivity and high selectivity. In this paper, two surface modification methods, electrostatic layer-by-layer assembly (ELBL) and 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), have been studied. Three methods have been developed for detecting Streptomyces. Fiber optic biosensor for avidin, Its main research contents include: 1, introduces the development trend of biosensor and its application, classifies and systematically explains the fiber optic biosensor. The properties of the fiber surface functionalized materials and the process of surface modification are described. The application of biotin-streptavidin system is summarized. The working principle of Fresnel reflex and Mach Zehnder interference is introduced. The sensitivity of Fresnel reflective fiber optic sensor to the external refractive index is described, and the theoretical and experimental results are compared and analyzed. It is concluded that the theoretical and experimental values are in good agreement with each other in the range of low refractive index. The sensitivity of single mode, thin core and single mode optical fiber sensor to external refractive index is described. The simulation and experimental analysis of Rsoft software are used to illustrate the sensitivity of the sensor. The conclusion that the refractive index sensitivity of the structure increases with the increase of refractive index is verified. By analyzing their refractive index sensitivity characteristics, a new Fresnel reflection method based on ELBL is proposed. Fiber optic biosensor, Poly dimethyl diallyl ammonium chloride (PDDAs) with positive charge and polystyrene-dium-p-styrenesulfonate (PSS) with negative charge were modified to fix biotin on the end of optical fiber. The different concentrations of streptavidin solution were measured and the results showed that the optimum number of PDDA PSSs was 5 layers. The repeatability and selectivity of the sensor were verified by experiments. A Fresnel reflex fiber optic biosensor modified with APTES was proposed to immobilize biotin with silane coupling agent. The different concentrations of streptavidin solution were measured and the selectivity of the sensor was analyzed experimentally. In order to illustrate the practicability of the sensor, We select the more representative immunoglobulin G for experimental verification. 5. We propose a fine core mode interferometric fiber optic biosensor based on ELBL, using the Mach-Zehnder interference principle. Two layers of PDDA PSS membrane were modified on the surface of single mode fine core fiber to immobilize biotin. Different concentrations of streptavidin solution were measured. Hill model was selected to analyze the binding ability of biotin and streptavidin. The experimental results show that the detection limit of the sensor can be improved by optimizing the optical fiber structure.
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q6-33;TP212.3

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本文編號：1596504