《基於金納米粒子LSPR效應的生物免疫感測研究》是周駿為項目負責人，寧波大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於金納米粒子LSPR效應的生物免疫感測研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周駿
- 依託單位：寧波大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳染性疾病對於公眾健康和國家安全具有巨大威脅，傳染病的快速診斷是防治和控制大規模傳染病流行的關鍵，迫切需要研發傳染病病原體早期篩查的生物檢測技術和儀器。另一方面，由於納米材料的優異性能，特別是貴金屬納米粒子的局域表面電漿共振(LSPR)效應，在生物感測領域的套用成為新的研究熱點。本項目通過研究金納米粒子的結構（大小、形狀和組成）及其介電性質（整體和局域介質環境）等特性參數對傳染病病原體的LSPR消光光譜形狀和特徵消光峰位移的影響，結合現代生物免疫學原理，深入理解LSPR生物免疫感測的物理機制。同時，最佳化金納米粒子製備工藝，利用電子束刻蝕和Anopore膜過濾沉積組裝製備生物晶片，搭建LSPR光譜高解析度測量系統，實現高敏感度生物分子免疫特異性的檢測和分析。本項目開展金納米粒子LSPR效應的理論研究和LSPR生物免疫感測的實驗研究，為新型生物光學感測器件的開發奠定重要的理論和技術基礎。
結題摘要
隨著人口結構的變化，我國公共衛生的重點正由疾病醫治向提高公眾健康轉變，給醫療衛生資源和服務供給帶來巨大挑戰，迫切需要研發適合公眾健康早期篩查的生物檢測技術和儀器，這不僅是快速防治和控制流行性疾病的關鍵，也是我國公眾健康和國家安全的需要。本項目根據納米材料的優異性能，特別是貴金屬納米粒子的局域表面電漿共振(LSPR)效應，開展基於金納米粒子LSPR效應的生物免疫感測研究。通過研究金納米粒子的結構（大小、形狀和組成）及其介電性質（整體和局域介質環境）等特性參數對其LSPR消光光譜形狀和特徵消光峰位移的影響，結合現代生物免疫學原理，深入理解基於金納米粒子LSPR效應的生物免疫感測的物理機制。同時，最佳化金納米粒子製備工藝，利用自下而上的化學方法和自上而下的物理方法（如電子束刻蝕技術）製備貴金屬納米探針和納米結構基底，搭建LSPR光譜高解析度測量系統，實現高敏感度生物分子免疫特異性的檢測和分析，為新型生物光學感測器件的開發奠定重要的理論和技術基礎。 在理論研究方面，根據MIE散射理論，套用FDTD和FEM方法對多種納米金結構的LSPR特性和Fano共振特性進行研究，並採用表面等離子激元雜化模型對其LSPR和SERS特性的機理開展了研究。同時，通過設計帶增益介質的納米金結構，提出了一種有效的基於表面等離激子受激輻射放大(spaser)的納米體系，其spaser光學特性研究對於套用增益性型金納米結構的SERS效應實現生物單分子探測具有指導意義。 在實驗研究方面，開展了多種基於金納米粒子LSPR效應的生物感測研究。採用化學方法，合成製備了多種貴金屬（金、銀）納米結構，測量在雷射作用下的LSPR特性和SERS活性，開展FEM數值研究，貴金屬納米結構的SERS增強因子達到10+6-10+7範圍。同時，套用電子束刻蝕技術製備了不同形貌的金納米陣列，對其光學特性進行了實驗和理論研究，也展示出優良的LSPR特性和SERS活性，SERS增強因子高達10+7。設計和製備的具有高局域電場增強的金納米結構提供了生物感測和成像方面套用的良好前景。
