基于高通量表面等离子体共振技术筛选与TPBG具有高亲和力的单克隆抗体研究

目的探讨从制备的单克隆抗体中快速筛选出与滋养层糖蛋白(TPBG)具有高亲和力的单克隆抗体的方法。方法采用高通量表面等离子体共振技术(SPR),将不同种属的TPBG通过氨基偶联的方式固定在GLC传感器芯片上,梯度稀释的抗体作为流通相,筛选能高度亲和TPBG的单克隆抗体,并测定相互作用的动力学常数。抗体1结合人和食蟹猴TPBG,亲和力分别为65.0、31.6 nmol/L;抗体6结合人、小鼠、食蟹猴TPBG,亲和力分别为77.6、92.1、87.7 nmol/L。结果该研究成功筛选出2种能与TPBG特异性结合的单克隆抗体。动力学图谱显示,这2种抗体与TPBG蛋白的特异性结合稳定。结论采用SPR可筛选出与TPBG蛋白具有高亲和力的单克隆抗体,为开发出一些新型的抗肿瘤药物提供一种方法。

D型环光子晶体光纤表面等离子体共振传感器

提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低折射率传感,并具有高传感灵敏度特性。分析物的折射率可检测范围为1.20~1.38,平均波长灵敏度和最大波长灵敏度可分别达到13717 nm/RIU和21150 nm/RIU,分辨率可达到1.94×10^(-5) RIU。该传感器可在化学、生物以及环境检测等领域有重要的应用。

基于表面等离子体共振技术的光子晶体光纤传感器研究

为了实现对待测介质折射率的高灵敏度检测,设计并研究了一种基于表面等离子体共振技术的光子晶体光纤折射率传感器。该传感器的内外空气孔呈正六边形排列,在包层外壁上涂覆银-石墨烯纳米薄膜,通过纤芯基模和表面等离子体模的耦合程度来检测周围环境的折射率变化。研究表明,该传感器可以实现折射率在1.37~1.38范围内的检测,最高灵敏度可达40000nm/RIU,分辨率可达4.17×10-5RIU。

太赫兹连续波成像及光子晶体光纤表面等离子体共振传感探究

太赫兹连续波成像和光子晶体光纤表面等离子体共振传感技术是两个非常有前途和潜力的领域,它们可以为科学和工程社区提供重要的工具和技术,以推动创新和发展。本文主要围绕太赫兹(THz)连续波成像及光子晶体光纤表面等离子体共振传感展开论述,先后分析了THz连续波成像系统、大孔径微流体通道PCF-SPR传感、基于液芯PCF-SPR温度传感,最后还进行了实验分析,希望可以对提高相关领域的技术有所帮助。

基于表面等离子体共振的光子准晶体光纤甲烷氢气传感器

设计了一种用于同时检测甲烷和氢气的基于表面等离子体共振(SPR)的新型光子准晶体光纤(PQF)传感器。在该传感器中,在银膜上分别沉积Pd-WO3和掺杂聚硅氧烷的笼型分子E薄膜作为氢气和甲烷的敏感材料。采用全矢量有限元方法对PQF-SPR传感器进行数值分析,结果证明该传感器具有良好的传感性能。在0%~3.5%的浓度范围内,氢气的最大检测灵敏度和平均灵敏度分别为0.8 nm/%和0.65 nm/%,甲烷的最大灵敏度和平均灵敏度分别为10 nm/%和8.81 nm/%。该传感器具有同时检测多种气体的能力,在设备小型化和远程监测方面具有很大的潜力。

SiO_2介孔薄膜修饰的红外表面等离子体共振传感器在波长测量模式下的特性研究

分别利用射频溅射法和溶胶-凝胶模板法,在玻璃基板上制备45nm厚的金膜和45nm厚的SiO2介孔薄膜,用作表面等离子体共振(SPR)芯片,然后基于Kretschmann结构和共振波长测量模式构建了近红外SPR传感器。实验表明,在宽带平行光入射条件下,随着入射角度(θ)的减小,共振波长(λR)红移,折射率灵敏度(S=&λR/n)迅速提高。在θ=8°时测得的折射率灵敏度为24241nm/RIU,是θ=15°所对应的灵敏度(2524.2nm/RIU)的9.6倍。与常规的裸金SPR传感器相比,在相同的共振波长下,SiO2介孔薄膜修饰层使得SPR共振吸收峰明显变窄,光谱分辨率升高。低浓度溶菌酶水溶液在θ=10°时测得的SPR近红外共振波长随溶菌酶浓度增大而线性红移,其斜率为&λR/C=1.5×107 nm.L/mol,即溶菌酶浓度增加6.67×10#8mol/L能够导致共振波长红移1nm。1×10#7 mol/L Cu2+溶液可使SPR共振波长红移3nm。

基于金银合金薄膜的近红外表面等离子体共振传感器研究

利用淀积在玻璃衬底上的金银合金薄膜作为表面等离子体共振(SPR)芯片,构建了Kretschmann结构的近红外波长检测型SPR传感器.采用不同浓度的葡萄糖水溶液测试了金银合金薄膜SPR传感器的折射率灵敏度.实验结果表明随着入射角从7.5°增大到9.5°,SPR吸收峰的半高峰宽从292.8nm减小到131.4nm,共振波长从1215nm蓝移到767.7nm,折射率灵敏度从35648.3nm/RIU减小到9363.6nm/RIU.在相同的初始共振波长(λR)下获得的金银合金薄膜SPR折射率灵敏度高于纯金膜(纯金膜在λR=1215nm下的折射率灵敏度为29793.9nm/RIU).利用1μmol/L的牛血清蛋白(BSA)水溶液测试了传感器对蛋白质吸附的响应.结果表明,BSA分子吸附使得金银合金薄膜SPR吸收峰红移了12.1nm而纯金膜SPR吸收峰仅红移了9.5nm.实验结果还表明,在相同λR下,金银合金薄膜SPR吸收峰的半高峰宽大于纯金膜的半高峰宽,因此其光谱分辨率比纯金膜SPR传感器低.

表面等离子体激元的原理与应用

光与物质之间的相互作用,被视为光学应用的最基础物理问题。由光与凝聚态物质之间的相互作用形成的表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs),是一种新型的元激发准粒子,因其具有独特的色散和局域场增强特性引起广泛关注。SPPs器件打破了传统光学衍射限制,在纳米光子器件中有独特优势,应用于微纳光子学的前沿研究。阐述了SPPs的色散关系、激发方式、传播形式和物理性质,重点探讨了SPPs在波导、近场光学、传感器、生物医疗、光子芯片、表面增强拉曼散射和太阳能电池等方面的应用,并提出了研究前景。

螺旋形塑料光纤表面等离子体共振折射率传感器

研究了基于波长调制的螺旋形塑料光纤(plastic optical fiber, POF)表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)折射率传感器。采用机械热压和扭曲法将塑料光纤制备成螺旋形,在螺旋形POF上通过磁控溅射蒸镀一定厚度(约50 nm)的金属薄膜来激励SPR效应,从而形成螺旋形POF-SPR传感器。通过对螺旋形POF-SPR传感器的结构进行修饰,研究不同结构参数对折射率传感特性的影响。实验结果表明:由厚度为500μm扁平形POF扭制、螺纹数为4的螺旋形POF-SPR传感器具有较好的线性度和折射率传感特性,在折射率为1.335~1.400范围内测得的灵敏度为1 262 nm/RIU。该传感器具有成本较低、制备简单、结构稳定等优点。

表面等离子体共振技术及其在蛋白质活性浓度绝对定量中的应用

表面等离子体共振(SPR)是一种由隐失波引发金属表面疏密电子振荡的物理学现象,通过共振角的分析可以了解分子间相互作用的情况。基于SPR的无校准浓度分析技术,通过在传质限制条件下测定蛋白质与其受体或抗体的扩散结合速率,即可在不需要标准品的情况下直接测定出蛋白质的活性浓度,是一种蛋白质活性浓度的绝对测量技术。通过综述表面等离子体共振技术绝对定量蛋白质活性浓度的原理及其在各领域的应用,探讨了该技术的优势以及目前存在的问题,展望了该技术未来发展方向及其在蛋白质计量中的主要应用。

表面等离子体共振技术在外泌体表征鉴定中的研究进展

外泌体是一种脂质双分子层膜性囊泡,广泛分布于外周血、唾液、尿液、腹水等多种液体中。外泌体中的多种肿瘤相关基因参与了肿瘤细胞与正常细胞之间的信息交流,以及肿瘤细胞增殖和转移的过程,在肿瘤的发展中起着重要作用,是肿瘤液体活检的潜在生物标志物。近年来,表面等离子体共振技术(SPR)因其灵敏度高、所需样品量少、检测时间短及背景干扰小等诸多优点,被认为在外泌体的表征鉴定中有巨大的应用潜力。该文主要介绍了SPR的基本原理及基于SPR的生物传感平台在外泌体表征鉴定中的应用前景。

氧化石墨烯快速修饰表面等离子体共振传感芯片的研究

表面等离子体共振(SPR)是近年来兴起的一种光学检测技术。其主要利用光波经全反射后产生的倏逝场与金属相互作用而感知外界介质的折射率变化。理论上任何介质折射率变化现象的发生都能被SPR技术检测到。在实际应用中,SPR传感器存在灵敏度不高,检测信号不强等缺点,因此对提高SPR传感器检测灵敏度的研究一直备受关注。氧化石墨烯又被看成是石墨烯的氧化物,它有着与石墨烯相近似的光电学特性,但又比石墨烯更容易进行化学修饰,因此被广泛用作SPR传感芯片的表面镀层来提高灵敏度。将氧化石墨烯用于修饰SPR芯片以提高灵敏度的报道很多,但对氧化石墨烯的使用量说法不一,并且在制备氧化石墨烯修饰传感芯片时需要浸泡很长一段时间,大大影响了芯片制备效率。该研究中使用长直链功能化聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)对SPR金芯片表面进行化学改性,用流动冲刷的方法使氧化石墨烯溶液对芯片进行修饰。通过对折射率变化响应信号的对比,最终确定氧化石墨烯最佳使用浓度为0.5 mg·mL^(-1),并且将修饰时间降到20 min以内。研究了不同波长入射光对氧化石墨烯修饰后芯片共振峰的影响,并对芯片整体性能进行了评估,得到950 nm入射光波下芯片灵敏度为243.2°·RIU^(-1),品质因数(FOM)值为82.2 RIU^(-1)。这一数值比在原始800 nm入射波长下的同芯片灵敏度提高了33.3%,FOM值提高了36.1%;是800 nm波长下裸金芯片灵敏度的4倍,FOM值的3.41倍。该研究所提出快速制备氧化石墨烯修饰SPR传感芯片有着成本低,制作快等优点,在生化检测领域有着广阔的应用前景。

基于银纳米粒子的局域表面等离子体共振效应提高草甘膦基于茚三酮间接检测的灵敏度

常规的农药残留检测一般存在前处理操作复杂,耗时较长,方法不够灵敏等问题。根据氨基与茚三酮显色原理和局域表面等离子体共振(LSPR)增强光吸收原理,利用紫外-可见吸收光谱对水样品中草甘膦含量进行定量分析,并利用密度泛函理论进一步分析了显色的类似罗曼紫产物的光吸收增强机理。草甘膦与茚三酮在钼酸钠催化下反应生成类似罗曼紫产物;该物质在紫外–可见吸收光谱570 nm处有最大吸收峰,当其吸附在银纳米粒子(Ag NPs)表面上时,最大吸收峰蓝移至568 nm处,同时吸收强度显著提高;本研究中检出限为2.0174×10^(-11) mol·L^(-1),显著低于文献中约6.5×10^(-7) mol·L^(-1)的检出限。Gaussian 09软件计算得出,类似罗曼紫产物经由茚三酮的C O基团垂直吸附在Ag NPs表面,静电势表明茚三酮的C O基团优先与Ag稳定相互作用并形成Ag—O键,C O基团和C—N基团构成了π键共轭系统;连接草甘膦和茚三酮之间的C—N键是类似罗曼紫产物的生色团。因此,茚三酮衍生法可用于间接检测水样品中草甘膦,银纳米粒子LSPR效应增强了光吸收强度,比常规方法具有更高的灵敏度。

基于双芯光子晶体光纤的中红外表面等离子体共振低折射率传感器

为了在中红外区域实现气凝胶、七氟醚(麻醉剂重要成分)等物质的折射率检测,拓展折射率检测范围,提出了一种基于双芯光子晶体光纤的表面等离子体共振低折射率传感器.光子晶体光纤由两种大小不同的空气孔围绕中心气孔构成,通过对光纤抛磨,最外侧大空气孔直接与待测物质接触,实现基于金属外涂覆的折射率实时测量.采用全矢量有限元法对该传感器的理论模型进行分析,结果表明,在1.12~1.37折射率范围内,传感器的共振波长位于中红外区域2505~3181nm,最高灵敏度为12000nm/RIU,分辨率为8.33×10^-6.该传感器利用中红外波段实现了低折射率检测,并且获得了超宽的检测范围和较高的灵敏度,在化工检测、生物医学传感以及水环境监测等领域具有广泛的应用前景.

表面等离子体共振技术在癌症标志物检测中的应用进展

表面等离子体共振(SPR)生物传感器具有制造成本低、灵敏度高、特异性好、无标记、实时动态检测和准确性高等优点,因此可用于癌症标志物的早期诊断,以监测肿瘤的状况和防止致癌肿瘤的恶化。介绍了SPR生物传感器的检测原理,综述了SPR生物传感器增敏纳米材料及该传感器在癌症标志物检测方面的应用进展,并展望了未来SPR生物传感器的研究方向。

基于分子对接和表面等离子体共振技术筛选肉苁蓉复方制剂中AChE抑制剂的研究

目的:虚拟筛选肉苁蓉复方制剂中潜在的乙酰胆碱酯酶(AChE)小分子抑制剂,为发现新型AChE抑制剂提供参考。方法:基于中药系统药理学技术平台(TCMSP)及文献检索建立肉苁蓉复方制剂即肉苁蓉、人参和黄芪虚拟筛选的数据库,运用Rosetta软件进行Glide分子对接,利用围绕AChE受体活性位点的氨基酸残基形成一个大范围的Box,应用不同类型的成分作为探针进行扫描,计算格点能量进行能量排名,之后对配体在Box范围内进行构象搜索,根据配体的不同构象、方向、位置及能量进行评分,对结果进行排序,并最终采用表面等离子共振(SPR)技术对主要活性成分和AChE蛋白进行结合力验证。结果:AChE蛋白与肉苁蓉、人参和黄芪中挑选出来的典型性先导化合物结合模式以及结合能量均较好。在所有化合物分子对接体系中,肉苁蓉能量评分在-9.397~-0.858 kcal/mol之间;人参能量评分在-9.929~-0.211 kcal/mol之间;黄芪能量评分在-9.408~-1.555 kcal/mol之间;所有化合物对接小分子能量均小于-7.0 kcal/mol。SPR亲和力验证结果发现,槲皮素、山奈酚和染料木素均可与AChE蛋白显示出较好的结合力。结论:基于分子对接技术筛选出肉苁蓉复方制剂中潜在的AChE抑制剂,结合SPR技术验证了AChE蛋白与活性成分之间良好的亲和力。

表面等离子体共振传感器性能影响因素及提升策略研究

本文研究了表面等离子体共振传感器性能影响因素及提升策略研究,通过分析不同光学结构对传感器灵敏度、选择性和检测限的影响,揭示了光学结构等在提高传感器性能方面的重要性。本研究采用了六种具体策略,实验结果表明,采用优化光学结构、材料选择与优化等策略可以显著提高传感器的灵敏度和选择性,降低检测限,为表面等离子体共振传感器的应用提供了有力的支持。

基于等离子体增强上转换发光的窄带1550 nm光探测

近红外光(NIR)探测技术在军事、通信和工业应用中发挥着重要的作用,巨大的市场需求带动了NIR光电探测器(PDs)研究的快速发展。具有双光子或多光子泵浦特性的稀土掺杂上转换纳米颗粒(UCNPs)可以将NIR光子转换为可见光子或紫外光子,并被禁带宽度更宽的半导体吸收,进而制备出性能优异的上转换PDs。然而,NIR窄带上转换PDs的实现仍然面临一些困难,例如稀土离子荧光量子效率低、需要高泵浦阈值才能实现可探测的上转换发光。在此,我们利用NaYF4∶4%Er UCNPs与钙钛矿半导体层相结合,实现了1550 nm的窄带上转换PDs。通过使用具有局域表面等离子体共振效应的银纳米棒层(Ag NRs)增强了UCNPs的上转换发光,从而降低了上转换PDs的泵浦阈值。基于Ag NRs/NaYF4∶4%Er UCNPs/MAPbI3复合结构的PDs的最佳响应度(R)和探测率(D*)分别约为48.5 mA/W和5.7×10^(8) Jones。与纯UNCP/MAPbI3 PDs相比,R和D*均提高了一个数量级。我们成功地构建了一种简单的策略来制造出稳定的近红外窄带PDs。

微波等离子体制备类金刚石薄膜进展

随着对材料需求的日渐增长,在材料表面沉积性能优异的薄膜以提高材料的使用性能成为一种趋势。类金刚石薄膜具有高硬度、强的耐腐蚀性能、低摩擦因数、良好的耐磨损性等优势,在工业制造领域受到越来越多的关注。介绍了电子回旋共振等离子体源和表面波等离子体源的原理及在制备DLC薄膜中的应用,分析了沉积过程中影响DLC薄膜性能的主要因素,指出了目前存在的问题,总结了微波等离子体源能够产生大面积的高密度等离子体,且无电极污染等优势,为促进高性能DLC薄膜的制备和应用提供参考。

多元等离子体共振纳米结构的飞秒激光加工与拉曼检测应用

以多元金属纳米薄膜(金、银)为基底,利用飞秒激光加工技术制备得到多元等离子体纳米结构,并研究了其局域表面等离子体共振效应(Local Surface Plasmon Resonance,LSPR)和表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)性能。利用时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)软件模拟了不同情况下(单层金膜、金银双层金属薄膜的平面以及阵列结构)的电场分布情况。根据仿真结果,相较于平面金属膜来说,飞秒激光制备的微纳结构阵列附近区域产生电磁场增强,集中在结构边缘处,且其强度变化与预期结果基本保持一致。此外,使用浓度为10-4 M和10-6 M的罗丹明(R6G)溶液进行SERS性能测试。测试的结果表明,单层平面金膜基本没有SERS峰值信号出现,而单层金膜上制备的等离子体纳米结构附近出现峰值信号,双层金属薄膜上制备的等离子体纳米结构展现出更高的SERS峰值信号。多元金属等离子体纳米结构展示出更强的局域表面等离子体共振效应,从而在表面增强拉曼散射、光催化、生物传感等领域具有广泛的应用。