基于PCF-SPR的癌症标志物检测技术研究进展

癌症是全球第二大死因,对个人、家庭乃至社会有着重大的威胁。在癌症早期快速精确的确诊是减轻癌症致命影响的首要手段。随着生物传感器的发展,光学生物传感器受到广泛关注。这类传感器具有快速、实时、精确、灵敏度高、多元检测等优点,在癌症的临床诊疗工作中有巨大的应用潜力。从癌症标志物入手,讨论了用于癌症标志物检测现有生物传感器的优缺点。对光子晶体光纤工作原理和表面等离子体共振技术进行了介绍,结合近几年PCF-SPR传感器在生物学领域检测中的文献报道,重点综述了基于表面等离子体共振的光子晶体光纤传感器在癌症早期诊断方面的最新研究进展。最后,对PCF-SPR生物传感器在癌症检测领域中的进展进行了总结和展望。

一种双通道D型光子晶体光纤SPR传感器实现方法

表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons,SPP)是由金属表面自由电子集体振荡形成的电磁模式。当入射光波与SPP波满足波矢匹配条件时,入射光波的能量会转移到金属表面,从而在金属-介质层之间激发产生表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)现象,同时在输出光谱上产生对应的共振吸收峰。理论和实验结果表明,当介质层的折射率发生变化时,波矢匹配条件随之变化,相应的SPR共振峰发生偏移,通过分析输出光谱的变化,从而实现对目标物的实时检测。SPR传感技术具有灵敏度高,抗电磁干扰能力强以及可实时监测的优良特性,在化学、生物医学及环境监测领域得到了广泛的应用。

一种棱镜otto型SPR甲烷气体传感器设计

本文针对引起煤矿瓦斯爆炸的甲烷气体检测需求,提出一种基于otto结构的棱镜表面等离子体共振传感器。利用有限元法仿真分析了传感器的传感性能,研究了传感器结构参数对传感器性能的影响。在此基础上,通过在金属层表面修饰甲烷气体敏感膜,仿真分析了该传感器对甲烷气体的检测灵敏度。为甲烷气体传感器的研究提供一种研究思路。

Bosch BASF智慧农业新举措:ONE SMART SPRAY

Bosch BASF Smart Farming(智慧农业)是Bosch和BASF数字农业的合资企业,旨在全球范围内营销和销售智能农业技术。他们的新品牌叫做:ONE SMART SPRAY。独特的新品牌名称也适用于其产品,以前称为智能喷洒解决方案。随着名称的更改,新的logo,视觉识别系统和相关消息将在全球所有市场推出。单一的ONE SMART SPRAY品牌的创建充分考虑了过去12个月来自北美、南美和欧洲的农民反馈,因为产品现场试验正在向全面商业发布迈进。

基于SPR模型的铁路绿色施工评价研究

研究目的:为使铁路绿色施工评价更加科学合理,综合考虑铁路所处区域自然状态、施工影响和绿色施工措施,基于SPR模型构建铁路绿色施工评价指标体系,提出权重确定和修正方法,构建评价模型。研究结论:(1)改进传统的PSR模型,综合考虑铁路施工所在区域自然禀赋、铁路建设环境影响和绿色施工措施之间联系以及对铁路绿色施工评价的影响,提出SPR(状态-压力-响应)模型,构建评价指标体系;(2)通过ANP网络结构确定初步权重,基于状态因子和压力因子指标值建立权重修正矩阵对权重进行修正,用于反映“状态”和“压力”因子指标对“响应”因子指标的影响作用,并构建云模型进行绿色施工评价;(3)以某铁路施工标段为案例进行绿色施工评价,验证了该评价体系的合理性和可行性;(4)本研究成果可为科学评价铁路绿色施工、推进我国铁路绿色施工评价体系构建提供借鉴。

基于SPR模型湖南省水资源承载力评估研究

【目的】水资源承载力是区域可持续发展的基础,也是核心竞争力的重要指标,对其进行量化评估与比较是厘清区域发展能力的关键环节。【方法】该文基于湖南省水资源承载力评估目标,选取状态、压力、响应共3个因子层、12项关键指标,以湖南省各市州为单元,采用熵权法,构建湖南省水资源承载力评估指标体系。该文采用湖南省2012—2021年的统计数据均值为原始值,对湖南省14个市州的水资源承载力进行综合评价和比较,为制定湖南省水资源相关政策和合理调度水资源提供数据支持。【结果】湖南省水资源整体上并不匮乏。在评价因子层中,压力的权重最低,约占20%,状态和响应各占约40%;郴州和怀化市在水资源调蓄和涵养能力上具备的优势最大,长株潭地区用水压力最大,但其具备产业结构和水资源开发利用率方面的优势。【结论】湖南省整体上水资源的使用压力和状态尚在可承受范围内。总体而言,该省的水资源承载力最高和最低的地区均主要由其自然条件主导,而水资源承载力居中的地区主要由其产业结构和水资源开发利用率主导。提升水资源开发利用率、兴修水利工程对水资源进行合理配置能有效提高湖南省水资源承载力。

分子印迹SPR传感器用于骆驼奶粉中β-乳球蛋白的检测

结合模板分子前定位、表面印迹法和后修饰策略,在金(Au)基底上构建了分子印迹表面等离子体共振(SPR)传感器,并将其用于骆驼奶粉中β-乳球蛋白(BLG)的检测。首先在聚多巴胺(PDA)修饰的金片(PDA/Au)上,通过巯基封端的聚丙烯酸(PAA-SH)固定模板分子BLG,以多巴胺为功能单体和交联剂进行印迹;然后在非印迹部分接枝具有抗蛋白质吸附功能的部分水解聚(2-甲基-2-噁唑啉)(PMOXA-EI),洗脱模板后,得到BLG分子印迹SPR传感器。采用水接触角(WCA)研究了传感器表面亲/疏水的变化,用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、可变角光谱椭偏仪(VASE)对其进行表征。结果表明,该传感器对0.21~10μg/mL的BLG具有良好的线性关系,检测限为0.12μg/mL,能快速灵敏地检测出骆驼奶粉中BLG的质量浓度,回收率为100.2%~100.7%。

SPR增强贵金属M嵌入空盒TiO_(2)纳米反应器制备及其可见光降解RhB

为寻求更高效、对可见光强响应的光催化材料,制定出一项嵌入型纳米空盒光反应器的合成新技术,先采用拓扑相变法和空氛烧结法合成空盒状TiO_(2)(TiO_(2)-HNBs),然后将贵金属M以肖特基结嵌入TiO_(2)-HNBs制备纳米反应器,再对持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutant,POPs)(模型染料为罗丹明B)进行可见光降解测试。结果显示,这种嵌入型纳米空盒光反应器表现出非常优异的光催化性能。与P25相比,光降解效率提高4至5倍,尤其是嵌入Au纳米棒的纳米空盒光反应器(Au-NRs/TiO_(2)-HNBs,TR),150min对RhB的降解效率可达98.5%。这得益于TiO_(2)空盒形貌优化以及贵金属M的表面等离子体共振效应(Surface Plasmon Resonance,SPR),在可见光响应下,金属产生的热电子能量高,易克服肖特基势垒从金属纳米颗粒转移到TiO_(2)导带上,有效转移和分离光生电子-空穴对。同时光催化活性与金属粒子的形貌密切相关,TR嵌入型纳米空盒光反应器表现出最高的催化活性。

纳米金用于SPR传感器检测小分子的研究进展

近年来,表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)技术因具有可实时、动态监测SPR芯片上分子间相互作用的优点,而广泛应用于小分子传感检测领域。信号放大是小分子SPR传感器的重要研究内容,它决定小分子能否被检出及传感器灵敏度,因此信号放大技术对其发展非常重要。纳米金因其高电子密度、介电特性及易修饰等特性而用于多种传感器的信号放大。重点介绍近5年来纳米金在小分子SPR传感器方面的应用情况,旨在为小分子SPR传感器的进一步发展提供参考依据。

基于SPR模型的黄河郑州段滩区生态脆弱性研究

黄河郑州段滩区是黄河流域中下游的重要组成部分,也是河南省经济增长速度最快的区域之一,开展黄河郑州段滩区生态脆弱性评价可为保障黄河滩区生态系统稳定、改善生态环境条件提供数据支撑。基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度模型,构建黄河郑州段滩区生态脆弱性评价指标体系,计算分析2000—2015年黄河郑州段滩区生态脆弱性时空变化特征,结果表明:(1)2000—2015年黄河郑州段滩区整体以轻度脆弱为主,其次是中度脆弱;(2)2000—2015年黄河郑州段滩区整体从轻度脆弱变为中度脆弱,微度脆弱和轻度脆弱面积呈下降趋势,而中度脆弱和重度脆弱面积呈增加趋势,尤其是2010年和2015年黄河郑州段滩区上中游地区重度脆弱和中度脆弱面积明显增加;(3)2000—2015年位于黄河郑州段滩区上中游的巩义市、荥阳市、惠济区、金水区段生态环境呈恶化趋势,需要控制建设用地的过度开发,保护和恢复区域植被。

SPR技术板材开裂问题的分析与预防

半空心自冲铆接(SPR)属于机械连接,是汽车白车身焊接中常用的连接技术之一。在实际生产中,SPR技术主要用于异种金属连接,尤其是铸铝件,但是铸铝件很容易因为高压力而开裂,因此对于铸铝件的各项性能指标就要求很高。文章主要用材料分析和现场验证相结合的方式,从材料、参数、铆点位置等相关方面探索板材开裂的原因,最终得出解决办法及相关的预防方法,同时为方便理解,文章介绍了SPR技术的原理及设备构成。通过实验,来解决生产出现的问题,具有现实的指导意义。

群智能优化的动态基线调整在光纤SPR传感器信号处理中的应用

将谱宽(β)、基线下测量点数(m)、面积比(λ)作为最佳动态基线的选择依据,在两级适应度函数条件下,利用粒子群优化算法跟踪β、m、λ,寻找最佳组合参数下的动态基线,有效克服了传统基线选择较为随意的问题。搭建了光纤SPR测试装置,采集8种不同浓度的蔗糖标准溶液的光谱数据,将4种质心跟踪法进行实验对比。结果表明群智能优化动态基线法的预测精度和相关性均最好,可以有效提取质心参数,消除光源波动对测试结果的影响,为实现光纤SPR实时在线监测提供了一种有效途径,其共振波长拟合度为0.996 3,RMSE为1.78。另外,考察了三种质心计算参数的主导地位,结果表明:在设定相同适应度情况下,固定m方法效果最好,进而为质心参数的选择控制提供有效依据。

湿化学镀SPR金基底及其性能表征

建立一种由单一水相操作的表面等离子体共振法(SPR)制备金基底.即:在3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)修饰的玻璃片上自组装一层细小的金胶纳米粒子,以此为催化模板,利用化学镀技术在纳米尺度范围内控制金膜的均匀增长,获得优异SPR信号响应所需要的金膜形貌和厚度.紫外光谱(UV-vis),透射电镜(TEM)观测表明,纳米金膜催化模板粒径约为2.5 nm.扫描电镜(SEM)观察湿化学镀SPR金基底均匀分布,粒径约为40 nm.与商品化真空镀金基底相比,湿化学镀金基底对乙醇的SPR响应强度相当,且可调控性更高.

波长型SPR检测仪的灵敏度探讨

利用自行设计构建的可变入射角的波长型表面等离子体共振(SPR)检测仪,在不同浓度的蔗糖溶液中测定了不同入射角度(80°～66°)的共振曲线,经过处理得到共振峰位、半高宽及灵敏度随入射角和样品折射率变化的三维图像.在此基础上探讨了波长型SPR检测仪的主要参数对仪器性能的影响,从理论和实验上证明了影响灵敏度的主要因素为共振波长,并且随着共振波长的增大,检测灵敏度迅速提高.

基于电压检测型SPR的电解制氢电源谐波补偿控制策略研究

新能源发电与氢能相结合是实现“碳达峰”与“碳中和”目标的重要途径之一,其中,电力电子变换器被广泛应用。配电网非线性负荷导致的谐波污染具有分散化的特点,而现有的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)等谐波治理技术很难实现对配电网各支路中分散化谐波的有效治理。基于配电网中广泛应用的单相整流器(Single Phase Rectifier,SPR),提出一种分布式谐波补偿控制策略,通过检测SPR输入电压实现谐波电流补偿,无需额外添加电流传感器。该控制策略可以在不改变局域配电网结构,以及不增加额外装置的前提下,使SPR变换器在保证自身功率稳定传输的同时,实现对外部谐波电流的有效补偿。搭建了一台400W样机,以验证理论分析的正确性与可行性。

SPR生物传感技术的研究进展与应用

由于具有实时、免标记、高灵敏度等优点,表面等离体子共振(surface plasmon resonance,SPR)技术被广泛应用于生物分子相互作用的研究分析。在SPR能够检测的分子量范围内,基本所有的具有特异性反应的生物分子都可以被SPR生物传感器检测。因此,SPR技术越来越展示出其重要的应用价值,成为近几年来研究的热点。本文重点从原理、技术改进以及应用等三个角度对SPR技术进行阐述,并从技术改进方面重点介绍了SPR技术的两个发展:表面等离子体子共振成像(SPRi)技术与局域表面等离子体子技术(LSPR)。

两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较

针对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器:传统型包层腐蚀的镀金属多模光纤传感器、新型镀金属单模光纤光栅传感器,指出其不同的SPR模型处理方法及传感特性。首先,根据传统型SPR光纤传感器的结构特点,利用平板SPR理论给出反射谱特性,同时指出并证明薄膜光学理论在平板SPR结构中与平板SPR理论的等价性。其次,针对新型SPR光纤光栅传感器结构特点,依据模式耦合思想,结合SPW模式特征,提出了光纤光栅SPR结构的理论处理方法,得到了镀金膜三包层LPFG结构的透射谱。最后,对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器的传感特性进行了比较分析,结果表明,两类传感器对环境折射率均具有较高的分辨率,但新型光纤光栅SPR传感器的分辨率高出传统SPR光纤传感器3个数量级。

SPR生物传感器快速检测大肠杆菌O157∶H7的研究

建立了一种基于表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）原理的生物传感器方法，实现了快速检测大肠杆菌O157：H7。研究选用BIACORE3000系统及葡聚糖修饰的CM5芯片，先用EDC／NHS将芯片活化，然后抗体直接通过酰胺键固定在金表面，再用乙醇胺封闭，这样处理之后的芯片就可用于检测大肠杆菌O157：H7。利用NaOH溶液对芯片再生，实现对多个不同浓度样品检测，采用时间对响应单位（Ru）记录数据。该法检测大肠杆菌O157：H7的检测限为3×10^5CFU·mL^-1，RU变化值和大肠杆菌O157：H7的浓度在一定范围内相关性良好，相关系数达到0．99。检测时间短，一个样品仅需5～7min，再生效果好，芯片可重复使用50次以上。可快速、在线、稳定地检测大肠杆菌O157：H7，有望成为一种在线检测食品致病性微生物的有力手段。

基于SPR光谱分析的液体折射率测量研究

文章从电磁场理论和射线理论的角度,详细讨论了光纤表面等离子体波传感器工作原理,分析了表面等离子体共振(SPR)光谱共振波长与液体介质折射率之间的对应关系。采用相关光谱检测技术,获得八种不同类型分析醇所对应的SPR光谱曲线族,其共振波长随液体折射率的增大而逐渐向长波长方向偏移。通过对乙醇与乙二醇混合液体所对应的共振光谱分析,实现对两者配比浓度的测定。整个传感系统结构简单,测量光路部分实现全光纤化,不仅能够对目标测量介质的实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。

基于高斯拟合的光纤型SPR信号的峰值检测算法

光纤型表面等离子共振光谱具有半峰宽较宽,共振峰不尖锐等特征,传统的针对棱镜型SPR光谱的峰值检测算法无法准确定位此类光谱的共振峰值。为了准确计算光纤型SPR光谱的共振波长,提出了一种基于信赖域算法的高斯拟合方法,在拟合的光谱曲线上利用一维搜索的方式确定峰值位置。通过对标准甘油光谱数据的处理,证明高斯拟合法能够适应光纤型SPR光谱的特征,波长计算准确。通过搭建的SPR系统,实验测量了不同浓度下蔗糖溶液的SPR光谱数据,并分别采用加权质心法,追踪质心法和该研究提出的高斯拟合法进行共振波长的计算。结果表明高斯拟合法能够有效提升分辨率,且运算速度较快,有利于工程集成。