單根聚合物納米線光學生物感測器

《單根聚合物納米線光學生物感測器》是依託浙江大學，由張磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：單根聚合物納米線光學生物感測器
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：張磊
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

納米線具有比表面積大、光學和電學檢測靈活等特點，將其套用於物理、化學和生物微納感測器的研究已成為當前科學的一個研究熱點。納米線外存在很強的倏逝場，納米線外介質的微弱變化將導致輸出信號的顯著變化。本課題首次提出採用拉錐光纖倐逝波耦合技術，在微流控晶片上集成單根聚合物納米線，利用微流控晶片的網路通道結構為納米線提供樣品和各種試劑溶液，用胺基酸作為樣品研究基於單根聚合物納米線外倐逝波吸收光譜的感測器；在此基礎上，通過對納米線的表面改性，使蛋白質分子或病毒選擇性吸附在納米線表面，進一步研究基於納米線外折射率變化的蛋白質分子感測器和基於納米線外瑞利－甘斯散射的單病毒感測器。本研究將大大提高現有生物感測器的靈敏度和選擇性，為研究蛋白質等生物大分子間的相互作用、疾病的早期診斷和藥物的高通量篩選提供一種新的技術平台。

結題摘要

在國家自然科學基金的資助下，我們發表了8篇學術論文，主要進展體現在以下3個方面： 第一，我們報導了一種微納光纖-微流控晶片吸光度感測器，其中微納光纖的直徑為900 nm，微流控晶片的檢測距離為2.5厘米。以亞甲基藍為樣品，檢出限低至50 pM，並且在0-5 nM範圍內具有良好的重現性。以牛血清白蛋白為樣品時，檢出限低至10 fg/mL，此外樣品的消耗量僅為500 nL，探測光功率僅為150 nW，這對於保持生物樣品的活性非常有利。 第二，我們通過拉伸溶解有CdSe/ZnS量子點的PS，製備了一種高質量的量子點摻雜聚合物納米線。通過測量單根聚合物納米線的光強，首次演示了低功耗、快速回響的聚合物納米線濕度感測器。此外，我們還將納米金棒摻雜至聚合物納米線，發現金棒在聚合物納米線內呈現軸向排列。通過導波方式激發金棒的表面等離激元，光子-等離激元的轉換效率高達70%。進一步我們利用此次金棒摻雜的納米線製備了濕度感測器，此感測器的回響時間僅為110 ms，功耗僅為500 pW。 第三，我們提出了一種簡便製備小於10 μm 寬度的微通道的方法，並且將微納光纖與此晶片集成，獲得了一個具有飛升級檢測體積的感測檢測平台。此新型檢測平台可以實現基於螢光、吸收和折射率測量的感測。由於微納光纖可以與標準商用光纖無縫連線，此感測器繼承了光纖感測器的優點，是一種非常具有吸引力的信息生化感測器平台。