光纤分导微梁阵列生化传感装置研制及检测应用

研制了一套基于光杠杆原理的微悬臂梁阵列传感器平台,并通过使用设计制作的微悬臂梁阵列芯片展示其在生物化学方面的检测应用.传感器平台使用光导纤维束分别与激光器耦合作为悬臂梁阵列的扫描光源,具有良好的检测稳定性,检测信号噪声水平约为2 nm;设计制作的微悬臂梁阵列芯片具有良好的平直度,温度响应均匀一致,各梁温度改变响应灵敏度偏差不超过5.0％.将整套传感系统被用于检测水溶液中的Hg2+,检测浓度范围为1 ～ 200 ng/mL;同一浓度下微悬臂梁阵列检测结果曲线一致性良好,平均偏差小于15％.在研制仪器平台上,分别实现了自制和国外商品化芯片对1.0和0.2 ng/mL样品的检测,结果表明,制作的微悬臂梁阵列芯片的检测灵敏度相对较低,需进一步改进悬臂梁阵列制作工艺.     

基于新型可视化学传感阵列的氨基酸快速识别

以卟啉和其衍生物及指示剂为传感元件,构建了一种对氨基酸敏感的可视传感阵列.可视化学传感阵列以交互响应的敏感元件组成阵列,对不同物质产生特异的响应,并通过信号识别处理系统,将检测结果以图谱的方式显示,实现检测的可视化.研究中筛选了对氨基酸敏感的36种化学物质,构建了6×6的传感阵列,使用自主研发的阵列数据采集与处理系统,对10种具有代表性的常见氨基酸进行了检测,氨基酸溶液与阵列的反应时间为5 min.对实验检测结果数据采用主成分分析和判别分析进行了计算和分析.实验结果显示,通过阵列响应的可视差图可以将浓度为375 μmol/L的10种氨基酸明显区分.判别分析结果显示,本可视阵列对氨基酸识别的准确率达到97%.二维主成分散点图和判别分析散点图对10种氨基酸都有显著分辨效果.本可视传感阵列可用于氨基酸的快速识别.     

基于光波导微环谐振器的lgG非标记检测微流体分析系统

设计开发了与微环谐振器集成的微流体通道系统,不仅避免了敞开环境中由于液体挥发造成的微环谐振器表面盐分的聚结,屏蔽空气中的各种杂质,而且只需要30 μL反应溶液,减少了药品用量,大大节约了实验成本.同时,采用绝缘体硅(SOI)材料,利用光刻技术设计和制作了波导宽度为450 nm,半径为5 μm,品质因子(Q值)为20000的光波导微环谐振器.集成的微环谐振器传感系统具有低成本、免标记、能实时监测生化反应过程等特点.以不同浓度的酒精溶液为测试对象,研究了微环谐振器对均质溶液的传感性能,传感芯片对溶液折射率的探测灵敏度为76.09 nm/RIU,探测极限为5.25×10Symbolm@@_4 RIU,验证了此微环谐振器对均质溶液进行浓度检测的可行性.利用此传感系统对人免疫球蛋白IgG进行了非标记免疫检测.在测试中,采用微流体通道系统将相应抗体修饰到微环谐振器表面,利用光谱仪对修饰过程以及抗原抗体特异性结合过程中的共振谱线漂移情况进行了监测.结果表明,光波导微环谐振器可以对生物分子进行实时监测.     

基于功能化纳米材料的光化学阵列传感器

阵列传感器采用人工模拟嗅觉系统的传感模式,实现多点信息的同时获取,极大地提高了分析效率,在公共安全、环境监测、医学检测等领域具有广阔的应用前景。其中,光化学阵列传感器因灵敏度高、输出信号丰富等优点而备受关注。近年来,为了进一步提高阵列传感器的识别能力和灵敏度,功能化纳米材料被广泛应用于光化学阵列传感器以增加传感材料的种类和发展新的传感方法。本文按照使用的光谱检测技术不同,详细介绍了功能化纳米材料在荧光、比色、催化发光和多通道阵列传感器等4类光化学阵列传感器中的应用。     

基于三维纳米银修饰电极的硝酸根微型传感芯片研究

研制一种基于金叉指微电极阵列(IDA)的电流型硝酸根离子(NO-3)微传感电极芯片.基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)工艺制备金IDA微电极,通过电化学沉积技术在IDA微电极表面修饰三维枝状结构纳米银敏感膜,利用敏感膜对硝酸根离子良好的电催化还原性能,采用脉冲方波伏安(SWV)电化学测量方法,实现对硝酸根离子在25～1000μmol/L浓度范围内的快速检测,灵敏度达9.5 nA/(μmol/L),线性度为99.98%,检测下限为10μmol/L.考察水体中常见的NO-2,F-,3PO 4-,SO 42-,2CO3-,NH+4,Na+和K+等离子对该传感芯片的干扰性能,传感芯片表现出较好的抗干扰性能.制备的三维枝状结构纳米银修饰IDA微电极可实现水环境(pH 5.0～9.0)中NO-3的电化学检测,对应用于自然水环境中硝酸根离子的现场检测具有积极意义.     

压电晶体传感器阵列在补体系统免疫分析中的应用

将压电石英晶体阵列应用于补体系统免疫分析中,从而发展了一种新型的同步免疫分析方法,并对补体系统的四种成分（C4,C5,C1q,B因子）进行了分析测试。通过对不同条件（即抗体效价不同）下的多组分分析物进行同步检测,研究了补体系统免疫反应的特性和该传感器阵列的响应特性。差频信号的测量消除了粘度、温度和电导率的影响,同时对该传感器阵列晶体间的干扰进行了测试。该方法操作简单、准确、灵敏度较高。     

紫杉醇微悬臂梁免疫传感器方法的研究

以巯基化的紫杉醇单抗修饰微梁镀金表面,制备了高灵敏的紫杉醇微悬臂梁免疫传感器.利用酶联免疫吸附测定方法对巯基化前后紫杉醇单抗的活性变化,以及巯基化单抗在微梁上的修饰进行检测与验证.采用紫杉醇微悬臂梁免疫传感器对不同浓度的紫杉醇溶液进行检测.结果表明:虽然巯基化后紫杉醇单抗的活性降低了18.6%,但巯基化紫杉醇单抗可以修...     

用于细胞检测的微电极传感器设计及传感分析

本文针对肿瘤细胞的活性检测、神经细胞的神经递质检测与巨噬细胞等的氧化损伤检测等细胞检测中的核心问题,简要介绍电化学生化传感器和传感方法在细胞检测领域的应用和发展,重点对不同微电极结构的电化学传感器的设计制作、细胞检测方法及应用进展进行了综述。电化学生化传感器从单一检测电极向集成多功能和阵列式电极发展,从单个电极传感检测模式向芯片集成微电极式传感系统发展,而在其生物相容性、检测限和检测效率等方面尚需进一步提升和拓展。基于微机电系统(MEMS)技术制作的微电极研制,电极表面的多种化学和生物修饰的敏感膜研究,从硅基到聚合物柔性基底电极的材料拓展,小体积、植入式、可穿戴式的电化学生化传感器研制等是目前发展的方向,其在临床检验、精准医疗、运动健康监测、老年健康服务等诸多领域中显示出巨大的应用前景。     

纳米TiN修饰平面微电极阵列在神经信息双模检测中的应用

采用氮化钛(TiN)修饰平面微电极阵列(pMEA),对其性能进行改进,开展了离体神经电生理和神经递质电化学的检测研究。采用磁控溅射法在实验室自制微电极阵列上修饰具有纳米结构的TiN材料,修饰后的微电极阻抗降低近一个数量级,背景噪声基线降至±6μV,信噪比是修饰前的1.7倍。在SD大鼠离体脑片神经电生理信号检测中,信噪比可达10∶1,能分离提取±12μV的微弱信号。神经递质多巴胺电化学信号检测下限达50 nmol/L(信噪比2∶1),浓度在0.05~100μmol/L内与电流响应的线性相关系数为0.998。实验结果表明,在微电极表面修饰纳米TiN,降低了微电极阻抗,提高了信噪比,实现了对神经信息微弱信号的检测。     

荧光传感器阵列

传感器阵列是基于对动物嗅觉系统的认识发展起来的一种有力的分子识别手段,其由一系列传感单元组成,通过各传感单元对样品响应后产生的特征图谱实现对特定物质的识别检测,尤其对混合样品的鉴定具有突出优势。其中,荧光传感器阵列由于具有灵敏度高、无需参照体系、输出信号丰富、能够成像等优点,已成为近年来传感器阵列发展的重点。本综述根据荧光传感单元形式的不同,分别介绍了溶液型、颗粒型、薄膜型荧光传感器阵列的发展情况,并重点阐述了荧光传感器阵列的设计方法、传感机理及其在对金属离子、有机化合物和生物分子识别中的应用。