一、光纤纳米生物传感器的现状及发展(论文文献综述)
徐义超[1](2021)在《光纤局部表面等离子体共振适配体生物传感器的构建及其应用》文中指出
眭翔,辛改芳[2](2021)在《纳米生物传感技术在医疗中的应用》文中研究指明近年来,纳米技术不断发展,尤其是纳米材料和纳米机器人的发展,使生物传感器和医疗技术取得巨大突破和变革,成为当前研究的热点内容之一。结合纳米生物传感器的特点和优势,主要介绍了纳米生物传感的发展趋势和典型应用,并对纳米机器人在医疗领域的应用前景进行了做简要介绍。
罗英捷[3](2021)在《基于SPR效应的生物医学光纤传感器的理论模拟》文中进行了进一步梳理随着光纤传感器被广泛应用到生产生活的各个领域,生物医学的发展也对光纤传感器的性能提出了新的要求,普通的光纤传感器存在材料损耗大、测量精确度低等问题。因此,为了适应生物医学检测的灵敏度要求和临床实验需要,一种用于检测生物细胞是否癌变的光纤传感器的研究日趋活跃,其特征为在普通生物医学光纤传感器的表面覆盖纳米金颗粒,利用纳米金颗粒的表面等离子体共振对效应可以有效的增加光纤传感器的灵敏度。然而,目前的研究大多为实验研究,需要首先制造出不同形状和尺寸光纤传感器,才能进行后续的实验测量。这些光纤传感器的主要区别在于内部纤芯直径、探头几何形状和弯曲直径以及表面覆盖的纳米金颗粒尺寸等。这种实验研究通常效率不高且容易造成材料的浪费。另一方面,相关的理论研究又无法将毫米级尺寸的光纤传感器和探头表面纳米级尺寸的纳米金颗粒进行合理的建模和模拟。因此,在本领域的完全理论模拟分析具有重要的科学意义和实用价值。本文以完全理论模拟的方式对生物医学检测中常见的探头形状为U型的、表面覆盖纳米金颗粒的光纤传感器进行研究,重点模拟了一种裸U型光纤传感器的吸光度和灵敏度和一种覆盖纳米金颗粒的U型光纤传感器的吸光度和灵敏度以及表面等离子体共振效应。本文结合几何光学模型和波动光学模型,创新性地提出了一种等效方法和一个等效方程,并验证了其自洽性和合理性。通过有限元方法求解多物理场中的偏微分方程组,得到了相关光纤传感器模型的出射光强和透射率,再利用朗伯-比尔定律计算其吸光度,从而根据吸光度随外界溶液折射率的变化率计算得到U型光纤传感器的折射率灵敏度。该折射率灵敏度正是判断正常细胞是否癌变的重要参数,即折射率灵敏度越大,则检测的精度越准确,细胞癌变检测的可靠性也就越高。上述全理论模拟的方式不仅能避免实验中因制造光纤所产生的浪费,对实验无法制造或制造困难的探头形状进行计算,还能对实验研究起到指导作用。
聂青林[4](2021)在《基于色散拐点长周期光纤光栅的禽流感传感器研究》文中指出光纤光栅自面世以来,便受到众多的科研工作者的关注,被广泛应用各种物理量(折射率、温度、应变、弯曲、振动等)的测量,随着研究的深入其在生物传感领域也获得进一步的应用。与传统的电化学生物传感器相比,光纤光栅生物传感器具有微型化、紧凑化、高灵敏、免标记、抗电磁干扰、可远程监测等优点。在众多的光纤光栅生物传感器中,基于色散拐点长周期光纤光栅(DTP-LPFG)制作的生物传感器以其优异传感特性,常被用于生物分子的检测。本文基于DTP-LPFG表面修饰纳米二氧化钛粒子,制作具有高灵敏度、高特异性的禽流感生物传感器。主要研究内容如下:(1)介绍了光纤光栅的基本结构及模式耦合理论。基于光纤三层薄膜波导原理,介绍了DTP-LPFG相位匹配条件,并详细分析了其纤芯、包层模式耦合等特性,然后研究了DTP-LPFG的折射率、温度等传感特性。(2)基于聚丙烯酸(PAA)改性纳米二氧化钛修饰DTP-LPFG的禽流感生物传感器研究。利用共价结合的方式将纳米二氧化钛修饰到DTP-LPFG表面;然后以禽流感抗体分子作为特异性识别单元制得生物传感器,实现对禽流感抗原的高灵敏度检测。实验结果表明,经过表面修饰以后DTP-LPFG折射率灵敏度提高了1.05倍,达到了1063.44nm/RIU。进一步将其应用于禽流感检测,实验结果表明,所制的禽流感生物传感器的检测极限LOD为2.7ng/m L,检测饱和点为50μg/m L,对AIV的解离系数和亲和系数分别为2.80?10-9M和3.57?108M-1。(3)基于氧化石墨烯(GO)/PAA共同改性纳米二氧化钛修饰DTP-LPFG的禽流感生物传感器研究。采用GO/PAA共同改性纳米二氧化钛粒子并将其修饰上DTP-LPFG,经过生物功能化后制得特异性良好的禽流感病毒生物传感器。实验结果表明,经过表面修饰以后DTP-LPFG折射率灵敏度提高了1.27倍,达到了1144.67nm/RIU。禽流感检测实验结果表明,该传感器对禽流感分子的特异性良好,检测极限为3.4ng/m L,检测饱和浓度为50μg/m L,使用Langmuir模型对实验数据进行分析,计算出该禽流感生物传感器对禽流感抗原分子的解离系数为5.85×10-9M,亲和系数为1.71×108M-1。由于光纤表面的各修饰过程均为共价结合的方式,所以传感器结构稳定,具有进一步的研究价值。
吕清明[5](2021)在《双通道探针式81°倾斜光纤光栅原理及生物传感研究》文中提出光纤光栅生物传感器具有微尺寸、免标记及对外界环境折射率(Refractive index,RI)灵敏度高等优点,并可与各种贵金属纳米粒子材料结合构成极高灵敏度的光纤光栅局域表面等离子体共振(Localized surface plasmon resonance,LSPR)传感器,也可集成二维材料如氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)等构成生物亲和性能良好的传感器,因此,各种集成GO的光纤光栅LSPR生物传感器得到日益关注。其中,81°倾斜光纤光栅(81°tilted fiber grating,81°TFG)作为一种光栅周期(~28μm)介于长周期光纤光栅(Long period fiber grating,LPFG)和光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)之间的“特种光纤光栅”,由于其较高的RI灵敏度和极低的温度交叉敏感性,已被广泛的应用于物理、生物、化学等传感领域。但是,目前针对81°TFG制成的各类传感器都属于单通道透射型传感器,随着待测目标参量种类和特性的多样化,使得常规单通道透射型传感器已逐渐无法满足实际检测的需要。基于此,本文结合GO和LSPR技术的优势,提出了一种集成GO的双通道探针式81°TFG-LSPR生物传感器,分析了其原理及光谱特性并使用肝癌标记物-甲胎蛋白(Alpha fetoprotein,AFP)分子对该双通道生物传感器的免疫检测性能进行鉴定。本课题主要研究内容如下:(1)首先综述了光纤(包括光纤光栅)在生物传感领域的国内外研究现状。然后基于FBG及小角度倾斜光纤光栅(Tilted fiber Bragg grating,TFBG)耦合模理论,对81°TFG的耦合模理论进行了详细阐述,最后分析了81°TFG的光谱特性、RI和温度传感原理。(2)制作基于探针式结构81°TFG的双通道传感器,分析其光谱特性。首先在透射式81°TFG的末端镀银膜制成探针式结构81°TFG,然后构建由2×2耦合器和两支81°TFG探针组成的双通道传感器,并对其光谱响应及RI传感特性进行实验研究。实验结果表明:固定该双通道传感器的其中一个通道,将另一个通道置于不同RI的溶液中时,固定通道的光谱几乎不受另一个通道外界环境RI变化的影响,而置于不同RI液体的通道对应的光谱会随着外界环境RI的变化而变化,两个通道相互独立且不相互影响,表明构建双通道探针式81°TFG生物传感器的想法是完全可行的,当在其表面修饰不同生物分子识别单元,将具有同时检测两种不同目标生物分子的能力。(3)制作集成GO的双通道探针式81°TFG-LSPR的AFP免疫传感器,使用该双通道免疫传感器同时完成了对AFP抗原分子的检测及对照实现,并在复杂人血清环境下测定和分析传感器的特异性与临床性。首先使用相同的方法对构成该双通道传感器的两支81°TFG探针的栅区的表面修饰大尺寸金纳米壳(Au nanoparticles shell,Au Ns)粒子和GO,再以AFP单克隆抗体(AFP MAbs)做为特异性识别单元修饰栅区表面,实现集成GO的双通道探针式81°TFG-LSPR的AFP免疫传感器。然后,使用传感器同时完成对AFP抗原溶液进行特异性对照实验,结果表明:传感器对AFP抗原的检测极限在1~10pg/ml之间,检测的饱和点~200ng/ml,灵敏度~0.155nm/log(mg/ml)。最后,使用20%的氢氟酸(Hydrofluoric acid,HF)溶液对两支81°TFG探针的栅区表面进行轻微腐蚀,去除光纤表面所有涂覆层,再次使用前述相同方法对两根81°TFG探针进行表面修饰和生物功能化,两个通道分别完成对六组不同人的健康血清和六组不同人的肝癌患者血清的临床性检测。结果表明:本次测试的健康人体血清中含有少量AFP且稀释10倍后其中AFP的浓度略大于100pg/ml,而稀释10倍后的肝癌患者血清中AFP分子浓度应该在100ng/ml左右,为健康血清中APF浓度的约1000倍。相对于单通道透射式81°TFG传感器而言,双通道探针式81°TFG传感器能实现对目标分子阳性和阴性样本的同时对照检测,从而增强临床检测应用过程的可靠性,且探针式结构操作更加方便,因此具有较大应用潜力。
蔡云[6](2020)在《基于光纤表面等离子体共振传感器的设计与研究》文中进行了进一步梳理光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)传感器对外界环境折射率的变化非常敏感,由于其具有灵敏度和分辨率高、能实时检测等优点而被广泛应用于生物、化学和医疗等领域。本论文从光纤SPR传感器的结构和材料两个角度来优化传感器的性能,主要研究了在线传输式光纤SPR传感器和侧边抛磨型光纤SPR传感器两种结构,用多层膜传输矩阵理论和有限元分析方法系统地研究影响传感器性能的因素,通过引入二维材料二硫化钨,改变各层膜的厚度以及金属膜结构,分别提出了最优化设计方案。以下为本论文的主要研究内容:1、围绕SPR技术理论,分析了SPR传感器的传感原理,研究了最典型的Kretschmann棱镜结构的SPR波矢色散关系,用基于有限元分析方法的COMSOL Multiphysics仿真软件模拟了SPR现象的激发与传播以及折射率传感特性,仿真出SPR现象引起的局部场强急剧增强的现象,深入研究了根据透射光谱的共振峰所对应的共振波长可求得传感介质折射率的传感特性,为全面设计光纤SPR传感器提供基础。2、提出一种在金膜表面涂覆氧化锌和二硫化钨材料的在线传输式光纤SPR传感器,通过增加倏逝波的透射深度来提高光纤SPR传感器的灵敏度。根据多层膜传输矩阵理论,用MATLAB软件对透射光谱进行数值仿真计算,优化各层膜的厚度,分析传感器灵敏度的最优值,并研究其光场分布。结果表明,在外界环境折射率为1.33~1.37的范围内,用金膜、氧化锌和二硫化钨调制的最佳厚度分别为40nm、5nm和14层时,光纤SPR传感器灵敏度最高可达到4310 nm/RIU,相比于没有修饰二硫化钨的结构灵敏度提高了36%。提出将所设计的光纤SPR传感器应用于葡萄糖浓度检测的设想,描述了检测原理,对其进行了数值模拟研究。3、提出一种修饰二硫化钨的金纳米柱阵列侧边抛磨型光纤SPR传感器,先用COMSOL Multiphysics仿真软件研究基于金膜的侧边抛磨型光纤SPR传感器,分析了传输模式、金膜厚度以及剩余包层厚度对SPR传感器性能的影响,在得出其最佳参数的基础上,研究了各种光纤参数、金纳米柱参数及二硫化钨厚度对SPR传感器性能的影响。研究得出基于金膜和基于金纳米柱阵列的侧边抛磨型光纤SPR传感器的最优灵敏度分别为3410 nm/RIU和4300nm/RIU,基于二硫化钨修饰的金纳米柱阵列侧边抛磨型光纤SPR传感器的灵敏度随着二硫化钨层数的增加而增大,灵敏度高达4890 nm/RIU。研究表明,二硫化钨材料可以提高SPR传感器的灵敏度,并且基于金纳米柱的侧边抛磨型光纤SPR传感器比基于金膜的灵敏度更高。
陈霞[7](2020)在《基于埃洛石纳米管修饰的倾斜光纤光栅传感器对肿瘤细胞的检测》文中提出癌症是世界范围内的主要死亡原因之一。近年来在发展中国家,由于诊断和治疗手段的改善,以及预防措施的实施,与癌症相关的全球死亡率一直在下降。然而,胃癌、肝癌、乳腺癌、肺癌等癌症研究进展缓慢,而且很难在早期发现。因此,面对高昂的医疗费用和不断增加的新病例,早期癌症诊断是一个关键因素。对于高灵敏度的生物样品测量,光纤生物传感器可以作为一种成本效益高且相对容易实现的替代方案来替代现有体积庞大的光学结构。小型化的尺寸和远程操作能力为它们在难以到达的空间(甚至可能在体内)进行单点传感提供了大量的机会。基于上述研究背景介绍,本篇论文主要开展了以下工作:(1)提出了一种基于埃洛石纳米管修饰的倾斜光纤光栅生物医学传感器。通过表面自组装方法,在刻有倾斜光纤布拉格光栅(Tilted Fiber Bragg Grating,TFBG)的单模光纤表面修饰埃洛石纳米管(Halloysite Nanotubes,HNTs)涂层来增强捕获肿瘤细胞。由于埃洛石纳米管的大表面积体积比和亚微米尺度特殊结构,可以在复杂的环境中提供高效的肿瘤细胞结合能力,而对正常细胞作用力较小,因此经过埃洛石修饰的光纤传感器具有筛选肿瘤细胞的能力。(2)完成上述光纤传感器对肿瘤细胞的检测,实现高精度可重复测量。设计搭建了基于微流通道的肿瘤细胞检测装置,分别对正常细胞和肿瘤细胞进行检测,传感器的检测时间为30分钟,线性响应范围接近5个数量级(10~105个细胞/m L),检测限为10个细胞/m L,多次的重复性检测验证了传感器的稳定性。此外,将光纤传感器集成与微流体通道,实现了亚微升容量样品的精确测量,并且测量过程中的温度交叉问题通过TFBG的纤芯模式得到消除。这一光纤检测方法为肿瘤细胞检测提供了对微量生物样品的快速、精确检测手段,有望用于相关疾病的早期诊断和治疗评估。
叶云洋[8](2020)在《基于微纳结构的高性能光学生物传感器构建及性能研究》文中研究表明光学生物传感器是利用光学信号来检测生物样品状态变化的装置。近年来,随着纳米技术的巨大进步,将新型纳米材料和先进的光学传感技术相结合,设计并制造新一代的高性能微纳结构光学生物传感器成为了可能,这类传感器具有检测快速简便、高灵敏度、微小尺寸和无损测量等优点,便于集成和实现智能化,这为整个传感器领域打开了一扇新的大门。因此,构建并研究基于微纳结构的高性能光学生物传感器具有重要的理论价值和现实意义。在目前主要的微纳光学传感器类型中,基于表面等离子体共振的光学生物传感器是报道最多的之一,但这类传感装置对激发条件要求高,且其分辨率普遍偏低;而基于光纤技术的微纳传感器测量稳定性难以保证,并且由于其几何形状难以集成。针对这些问题,本论文基于先进的光学Tamm态理论,引入几种具有金属介电特性的新型微纳米材料与光子晶体结合,创新性地构建了基于微纳结构的系列光学生物传感器,对它们的传感增强机理进行了系统研究,并通过数值仿真验证了所构建传感器的可行性和高效性。论文的主要内容如下:1.首先介绍了光学生物传感器的结构和原理,在综合分析几种典型的微纳结构光学传感器性能及其国内外发展状况基础上,提出基于表面缺陷态的光子晶体结构是最具发展潜力的传感模型,然后分析了几种新型的微纳米材料及其在光学生物传感器中的应用现状,最后对光子晶体折射率传感器的主要性能参数进行了说明。2.研究了一维光子晶体的结构模型及电磁理论;基于传输矩阵分析法和自洽理论,对一维光子晶体的能带结构和光传输特性进行了分析和验证;阐述了光学Tamm态的概念,以金属-分布式布拉格反射镜(DBR)结构为研究对象,研究了基于表面缺陷一维光子晶体Tamm态的形成机理和条件。3.以光学Tamm态理论为基础,构建了基于石墨烯-DBR层状结构的太赫兹光学生物传感器,采用改进的传输矩阵法对传感器进行了工作机理和性能分析;在此基础上,对传感器的有关性能参数进行了优化,以获得理想的传感性能。4.研究了狄拉克半金属材料(BDS)在中红外波段的光学特性,将AlCuFe材料与一维光子晶体结合,构建了基于BDS-DBR结构的可调谐中红外光学生物传感器,仿真结果表明这种传感器具有高灵敏度和超高品质因数等特点。5.基于等效折射率法及多种拟合算法,以水与乙二醇的混合溶液为模拟对象,建立了三种光学生物传感器(分别是基于Au-DBR、石墨烯-DBR和BDS-DBR结构的微纳传感器)共振角度与乙二醇浓度的关系模型,为传感器的实际应用提供了理论参考;将构建的传感器与已报道的最新同类型传感器进行性能对比,结果显示石墨烯或狄拉克半金属材料与光子晶体结合都使传感器性能得到很大提升。因此,我们相信构建的系列光学传感器在生物检测领域具有很大的应用潜力。
潘书婷[9](2020)在《使用千兆赫兹声流体技术调控蛋白相互作用》文中研究指明蛋白分子间的相互作用是一切生命活动的基础,在分子水平上调控蛋白相互作用具有重要的科学意义和应用价值。本文利用微机电系统(MEMS)加工技术制造了谐振频率在千兆赫兹(GHz)以上的体声波谐振器,通过其产生的GHz声流体对微尺度流体进行精准操纵,进而实现了对蛋白分子在传感器界面,纳米粒子界面以及细胞界面相互作用的精准调控。从分子水平阐述了微尺度声流体操纵对蛋白分子在不同界面相互作用的调控机理和对应的调控作用机制,对于推进声流体技术在免疫生物传感,细胞药物递送等生物医学领域的应用具有重要的意义。本文的主要内容和研究成果如下:1.通过有限元仿真及粒子图像测速方法,研究了GHz谐振器在固液界面产生的特殊声流体现象,分析了冲击和剪切两种流体操纵模式对于蛋白分子间相互作用的调控机制。2.在GHz声流体的冲击模式下,利用声流体的高效喷射及混合作用,加速分子定向传递,打破了生物分子传感过程中的固液界面的扩散限制,提高了分子在传感器界面的吸附速度。由于该流体动力学操控方法具有很好的生物兼容性,其增强效果可精准调控,可广泛用于各种亲和型生物传感平台。3.研究了基于GHz声流体的剪切模式下,利用声流体在固液界面产生的剪切拖拽力,实现了非特异性吸附物(NSB)的去除。另外,由于GHz体声波谐振器可用于质量传感,本文在同一谐振器表面实现了NSB去除/蛋白分子相互作用检测的多功能检测平台。4.研究基于GHz声流体的快速混合作用下,在生物分子与金纳米粒子界面的相互作用的精准调控。通过控制对GHz谐振器的施加功率,实现不同程度的荧光猝灭,即不同程度的荧光标记的蛋白分子与金纳米粒子的结合密度。在竞争反应条件下,GHz声流体可增强荧光恢复效果。该方法被用于基于荧光猝灭效应的蛋白分子的检测,同时阵列化检测方法验证了该方法的多功能性与其作为生物芯片的潜力。5.研究GHz声流体对于蛋白分子与柔性的细胞膜之间相互作用的影响,从而实现蛋白分子向细胞内及细胞核内的直接递送。通过递送不同功能的蛋白,可实现细胞凋亡与基因重组等作用。将此方法应用于不同细胞系,验证其通用性。
徐颖[10](2020)在《基于石墨烯增敏的SPR传感技术研究》文中研究指明传统表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器灵敏度不高,无法实现对痕量生物标志物的高灵敏检测。然而对肿瘤等恶性疾病的早期阶段,其肿瘤标志物的浓度水平往往极低,因此亟需开发一种可有效检出痕量肿瘤标志物的新型SPR传感器。本文从石墨烯自身优势出发,将石墨烯薄膜用于SPR传感芯片,结合免疫分析方法,提出基于单层石墨烯覆膜增敏的SPR传感方法(Signal-layer graphene based SPR,SLG-SPR)。在SLG-SPR基础上,再次引入金纳米颗粒(Gold nanoparticles,Au NPs),通过以夹心免疫结构作为其载体,在检测的过程中将Au NPs的局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)效应展现,进一步增强SPR信号。最后,建立多层结构的SPR传感检测模型,提出多层结构SPR传感检测分析算法,对传感模型进行进一步完善与评估。本文的主要研究内容如下:(1)设计基于单层石墨烯增敏的SPR传感芯片,结合夹心免疫放大检测方法,对心血管疾病的生物标志物C反应蛋白(C-reaction protein,CRP)进行定量检测,确定最低检测限为5 pg/m L,且检测灵敏度是相同条件下使用传统金膜SPR(Au-SPR)传感器检测灵敏度的3.93倍。(2)对检测方法进行创新,提出采用Au NPs进一步动态增强SLG-SPR传感灵敏性的检测方法,对前列腺癌特异抗原标志物(Prostate specific antigen,PSA)进行定量检测,灵敏度是直接采用SLG-SPR检测方法的1.88倍。同时得到其最低检测限为5 pg/m L,相较于相同条件传统Au-SPR生物传感器检测得到的最低检测限(500 pg/m L),降低了2个数量级。(3)创新性的构建了多层结构的SPR传感检测模型,采集并进行数据处理,创建了包含大量光谱信息的SPR数据集,结合菲涅尔方程和布拉格曼等效折射率公式,编写了多层结构SPR传感检测分析算法,为SPR传感检测模型的建立、完善和评估提供了理论依据和应用保障。(4)利用多层结构SPR传感检测分析算法完成了对SPR传感检测模型的理论仿真和数值分析,并通过训练模型和参数调优完成对SPR传感检测模型的评估与优化,得到新型SLG-SPR传感器的灵敏度特性,进一步研究了分子吸附参数与分子体积占比的关系,并对动态消逝场增强效应的原理进行验证。
二、光纤纳米生物传感器的现状及发展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光纤纳米生物传感器的现状及发展(论文提纲范文)
(2)纳米生物传感技术在医疗中的应用(论文提纲范文)
0 引 言 |
1 纳米生物传感器 |
1.1 纳米传感技术的发展 |
1.2 研究进展 |
1)纳米管生物传感器: |
2)金属纳米生物传感器: |
3)半导体纳米生物传感器: |
4)光纤纳米生物传感器: |
5)DNA纳米生物传感器: |
1.3 前景展望 |
2 纳米机器人与生物医疗 |
2.1 概 述 |
2.2 应用前景 |
1)DNA纳米机器人: |
2)磁螺旋纳米机器人: |
2.3 前景展望 |
3 结束语 |
(3)基于SPR效应的生物医学光纤传感器的理论模拟(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 基于SPR效应的U型光纤传感器的国内外研究历史与现状 |
1.3 本文的主要贡献与创新 |
1.4 本论文的结构安排 |
第二章 裸U型光纤传感器的理论模拟 |
2.1 相关物理概念 |
2.1.1 全反射原理与倏逝波 |
2.1.2 朗伯-比尔定律与吸光度 |
2.1.3 折射率灵敏度 |
2.2 裸U型光纤传感器的理论模拟 |
2.2.1 裸U型光纤传感器的几何光学建模 |
2.2.2 吸光度与灵敏度分析 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于SPR效应的U型光纤传感器的理论模拟 |
3.1 表面等离子体共振(SPR)效应 |
3.2 单个纳米金颗粒的理论模拟 |
3.2.1 单个纳米金颗粒的波动光学建模 |
3.2.2 SPR效应分析 |
3.3 等效方程 |
3.3.1 校正因子 |
3.3.2 自洽性分析 |
3.4 基于SPR效应的U型光纤传感器的吸光度和灵敏度分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 全文总结与展望 |
4.1 全文总结 |
4.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(4)基于色散拐点长周期光纤光栅的禽流感传感器研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题的研究背景及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 FBG生物传感器 |
1.3.2 Ex-TFG生物传感器 |
1.3.3 DTP-LPFG生物传感器 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
2 长周期光纤光栅的传感理论及传感特性 |
2.1 引言 |
2.2 传感理论 |
2.2.1 光纤光栅的基本结构 |
2.2.2 DTP-LPFG基本结构 |
2.2.3 模式耦合理论 |
2.3 传感特性 |
2.3.1 LPFG的传感特性 |
2.3.2 DTP-LPFG的传感特性 |
2.4 本章小结 |
3 PAA/TiO_2集成DTP-LPFG禽流感传感器研究 |
3.1 引言 |
3.2 PAA/TiO_2-DTP-LPFG禽流感传感器的制作 |
3.2.1 实验设备与试剂 |
3.2.2 PAA/TiO_2-DTP-LPFG表面修饰及生物功能化 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 PAA/TiO_2-DTP-LPFG表面形貌表征 |
3.3.2 PAA/TiO_2-DTP-LPFG光谱变化 |
3.3.3 PAA/TiO_2-DTP-LPFG传感器折射率灵敏度特性分析 |
3.3.4 PAA/TiO_2-DTP-LPFG传感器禽流感检测 |
3.3.5 PAA/TiO_2-DTP-LPFG传感器特异性实验 |
3.4 本章小结 |
4 GO/PAA/TiO_2集成DTP-LPFG禽流感传感器研究 |
4.1 引言 |
4.2 传感器的制备 |
4.2.1 实验试剂与设备 |
4.2.2 GO/PAA/TiO_2-DTP-LPFG表面修饰及生物功能功能化 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 GO/PAA/TiO_2-DTP-LPFG表面形貌表征 |
4.3.2 GO/PAA/TiO_2-DTP-LPFG光谱变化 |
4.3.3 GO/PAA/TiO_2-DTP-LPFG传感器折射率灵敏度特性分析 |
4.3.4 GO/PAA/TiO_2-DTP-LPFG传感器禽流感检测 |
4.3.5 GO/PAA/TiO_2-DTP-LPFG传感器特异性实验 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 主要研究工作总结 |
5.2 主要研究工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
(5)双通道探针式81°倾斜光纤光栅原理及生物传感研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.1.1 光纤生物传感器的研究背景与意义 |
1.1.2 AFP的背景和检测意义 |
1.2 光纤生物传感器国内外研究现状 |
1.2.1 光纤SPR/LSPR生物传感器 |
1.2.2 石墨烯/氧化石墨烯集成光纤生物传感器 |
1.3 本课题主要研究内容及创新点 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 主要创新点 |
2 81°倾斜光纤光栅理论分析 |
2.1 81°倾斜光纤光栅的基本理论 |
2.1.1 81°倾斜光纤光栅的基本结构 |
2.1.2 81°倾斜光纤光栅的相位匹配条件 |
2.2 81°倾斜光纤光栅耦合模理论分析 |
2.2.1 光纤布拉格光栅耦合模原理 |
2.2.2 81°倾斜光纤光栅耦合模原理 |
2.3 81°倾斜光纤光栅数值分析 |
2.3.1 81°倾斜光纤光栅模式有效折射率计算 |
2.3.2 81°倾斜光纤光栅的光谱特性 |
2.3.3 81°倾斜光纤光栅的传感原理和特性 |
2.4 本章小结 |
3 双通道探针式81°TFG传感器研究 |
3.1 探针式结构81°TFG传感器实现 |
3.2 双通道探针式81°TFG传感系统及光谱特性分析 |
3.2.1 双通道探针式81°TFG传感系统 |
3.2.2 双通道探针式81°TFG传感器光谱特性分析 |
3.2.3 双通道探针式81°TFG传感器折射率标定 |
3.3 本章小结 |
4 双通道探针式81°TFG-LSPR免疫传感器研究 |
4.1 81°TFG-LSPR传感器原理和特性 |
4.2 双通道探针式81°TFG-LSPR免疫传感器制作 |
4.2.1 实验装置和所需试剂 |
4.2.2 双通道探针式81°TFG-LSPR免疫传感器表面修饰和生物功能化 |
4.2.3 双通道探针式81°TFG-LSPR免疫传感器表面修饰效果鉴定 |
4.3 AFP检测的性能及对照实验 |
4.4 AFP血清临床免疫检测实验 |
4.5 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
(6)基于光纤表面等离子体共振传感器的设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
专用术语注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 表面等离子体共振传感技术简介 |
1.2.1 表面等离子体共振的激发方式 |
1.2.2 SPR传感器的调制技术 |
1.3 光纤SPR传感器的研究意义及发展方向 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 光纤表面等离子体共振传感器的理论研究 |
2.1 全反射与倏逝波理论 |
2.2 表面等离子体波 |
2.3 表面等离子体共振的激发与传感特性的仿真 |
2.3.1 有限元分析方法 |
2.3.2 模拟仿真分析 |
2.4 光纤SPR传感原理 |
2.5 灵敏度和品质因数 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于多层膜的光纤SPR传感器的设计与研究 |
3.1 多层膜传输矩阵理论 |
3.2 氧化锌/二硫化钨修饰的光纤SPR传感器研究 |
3.2.1 建立传感器仿真模型 |
3.2.2 传感器膜层厚度的参数优化与灵敏度分析 |
3.2.3 光纤SPR传感器的光场分布研究 |
3.3 光纤SPR生物传感器测量葡萄糖浓度的理论研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 侧边抛磨型光纤SPR传感器的设计与研究 |
4.1 基于金膜的侧边抛磨型光纤SPR传感器 |
4.1.1 建立传感器仿真模型 |
4.1.2 光纤不同传输模式的影响 |
4.1.3 金膜厚度和剩余包层厚度对SPR共振峰的影响 |
4.1.4 对外界环境折射率变化的响应特性 |
4.2 基于二硫化钨修饰金纳米柱阵列的侧边抛磨型光纤SPR传感器 |
4.2.1 建立传感器仿真模型 |
4.2.2 光纤纤芯直径和传感区长度的影响 |
4.2.3 纳米柱个数和纳米柱间隙宽度的影响 |
4.2.4 不同纳米柱直径下传感器性能的分析 |
4.2.5 二硫化钨修饰金纳米柱阵列的侧边抛磨型光纤SPR传感器性能的分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
致谢 |
(7)基于埃洛石纳米管修饰的倾斜光纤光栅传感器对肿瘤细胞的检测(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 肿瘤细胞检测研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 倾斜光纤光栅传感器 |
2.1 倾斜光纤光栅的传感理论 |
2.2 倾斜光纤光栅的制备 |
2.3 倾斜光纤光栅的光谱特性和传感特性 |
2.4 本章小结 |
第三章 倾斜光纤光栅肿瘤细胞检测生物传感器 |
3.1 埃洛石纳米管的制备与应用 |
3.2 埃洛石纳米管在光纤表面的修饰、表征与分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 埃洛石纳米管修饰的倾斜光纤光栅肿瘤细胞检测 |
4.1 待测细胞的培养 |
4.2 实验原理及装置 |
4.3 实验结果与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
研究生期间取得的成果 |
致谢 |
(8)基于微纳结构的高性能光学生物传感器构建及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 光学生物传感器概述 |
1.2 微纳结构光学传感器及其研究现状 |
1.2.1 基于SPR技术的金属微纳光学传感器 |
1.2.2 基于光纤传感技术的微结构光纤传感器 |
1.2.3 基于光子晶体微腔的微纳光学传感器 |
1.3 新型微纳米材料在生物传感器中的研究进展 |
1.3.1 石墨烯材料及其传感应用 |
1.3.2 狄拉克半金属材料及其传感应用 |
1.4 微纳结构光学传感器的调制方式及性能参数 |
1.4.1 微纳结构光学折射率传感器的调制方式 |
1.4.2 微纳结构光学折射率传感器的主要性能指标 |
1.5 本论文的研究意义与内容安排 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 研究内容安排 |
第2章 光子晶体光学Tamm态理论及分析方法 |
2.1 一维光子晶体结构的理论研究 |
2.1.1 一维光子晶体的结构 |
2.1.2 一维光子晶体的电磁波理论 |
2.1.3 一维光子晶体结构的传输矩阵法 |
2.2 一维光子晶体结构的反射谱与电场分析 |
2.2.1 一维光子晶体结构反射谱优化分析 |
2.2.2 一维光子晶体结构电场分布优化分析 |
2.3 光学Tamm理论及分析 |
2.3.1 光学Tamm态简介 |
2.3.2 光学Tamm态的激发机理 |
2.3.3 金属-DBR结构中的光学Tamm态分析 |
2.3.4 金属-DBR结构中的电场分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 石墨烯基微纳结构的光学生物传感器构建及性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 石墨烯的光学性质及分析方法 |
3.2.1 石墨烯的电导率 |
3.2.2 多层石墨烯结构的分析方法 |
3.3 石墨烯基微纳结构光学生物传感器的构建与性能分析 |
3.3.1 石墨烯基微纳结构光学生物传感器的构建 |
3.3.2 石墨烯基微纳结构光学生物传感器的工作原理分析 |
3.3.3 石墨烯基微纳结构光学生物传感器的性能分析与优化 |
3.4 本章小结 |
第4章 BDS基微纳光学生物传感的构建及性能研究 |
4.1 前言 |
4.2 狄拉克半金属材料的光学性质研究 |
4.2.1 狄拉克半金属材料的动态电导率 |
4.2.2 狄拉克半金属材料的介电特性分析 |
4.3 BDS基微纳结构光学生物传感器的构建及性能分析 |
4.3.1 BDS基微纳结构光学生物传感的构建 |
4.3.2 BDS基微纳结构光学生物传感的工作原理分析 |
4.3.3 BDS基微纳结构光学生物传感的性能分析及优化 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于微纳结构的光学生物传感器传感特性分析与比较 |
5.1 等效折射率法及角度调制式光学传感系统搭建 |
5.1.1 等效折射率法 |
5.1.2 角度调制式光学生物传感器系统的搭建 |
5.2 金属基微纳结构光学生物传感器的传感特性分析 |
5.2.1 金属基微纳结构光学生物传感器的构建与分析 |
5.2.2 金属基微纳结构光学生物传感器的传感性能分析 |
5.2.3 金属基微纳结构传感器测量乙二醇浓度的拟合函数 |
5.3 石墨烯基微纳结构光学生物传感器的传感特性分析 |
5.3.1 石墨烯基微纳结构传感器的主要特性参数 |
5.3.2 石墨烯基微纳结构传感器测量乙二醇浓度的拟合函数 |
5.4 BDS基微纳结构光学生物传感器的传感特性分析 |
5.4.1 BDS基微纳结构传感器的主要特性参数 |
5.4.2 BDS基微纳结构传感器测量乙二醇浓度的拟合函数 |
5.5 基于微纳结构的传感器综合性能比较 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表学术论文和参与项目情况 |
(9)使用千兆赫兹声流体技术调控蛋白相互作用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1. 研究背景及意义 |
1.2. 表面型生物分子检测研究现状 |
1.2.1. 基于亲和力的表面型生物分子检测技术 |
1.2.2. 增强分子传质 |
1.2.3. 降低传感器表面非特异性吸附 |
1.3. 调控蛋白分子与纳米粒子相互作用的研究 |
1.3.1. 基于纳米粒子的生物传感器 |
1.3.2. 调控蛋白分子与纳米粒子相互作用方法 |
1.4. 新型蛋白分子递送技术研究现状 |
1.4.1. 蛋白递送简介 |
1.4.2. 基于化学方法的蛋白递送技术 |
1.4.3. 基于物理方法的蛋白递送技术 |
1.5. 本课题的主要研究目的及研究内容 |
1.5.1. 本课题的研究目的 |
1.5.2. 本课题的研究内容 |
第2章 基于千兆赫兹体声波谐振器的声流体现象 |
2.1. 声流体的产生 |
2.2. GHz体声波谐振器的制造 |
2.3. GHz声流体表征 |
2.3.1. GHz声流体系统 |
2.3.2. GHz声流体观测结果 |
2.3.3. GHz声流体仿真结果 |
2.4. GHz声流体模式研究 |
2.5. 本章小结 |
第3章 基于声流体的冲击模式下分子吸附的增强 |
3.1. GHz声流体促进蛋白分子吸附的理论基础 |
3.1.1. GHz声流体调节分子表面相互作用的机理 |
3.1.2. GHz流体模式分析 |
3.2. GHz声流体促进蛋白分子吸附实验准备 |
3.2.1. 实验设备 |
3.2.2. 生化药品试剂 |
3.2.3. 表面修饰方法 |
3.3. GHz声流体促进蛋白分子吸附实验结果 |
3.3.1. GHz声流体促进蛋白结合动力学的光学检测结果 |
3.3.2. 参数优化研究 |
3.3.3. 不同高度参数研究 |
3.4. 本章小结 |
第4章 基于声流体的剪切模式下非特异性吸附物(NSB)的去除 |
4.1. GHz声流体促进NSB去除的理论基础 |
4.1.1. GHz声流体促进NSB去除的理论模型 |
4.1.2. GHz声流体促进NSB去除的仿真模型 |
4.2. GHz声流体促进NSB去除实验准备 |
4.2.1. 实验设备 |
4.2.2. 生化药品试剂 |
4.2.3. 表面修饰方法 |
4.2.4. GHz声流体系统搭建与参数选择 |
4.3. GHz声流体促进NSB去除的实验结果 |
4.3.1. 谐振器表面的NSB去除 |
4.3.2. 谐振器对侧基底表面的NSB去除 |
4.3.3. 系统其它性能验证分析 |
4.4. GHz声流体促进NSB去除的应用举例 |
4.4.1. 同一谐振器实现NSB去除与蛋白检测功能 |
4.4.2. 基于GHz声流体的NSB去除方法与其他传感器连用 |
4.5. 本章小结 |
第5章 基于声流体调控的蛋白分子与金纳米粒子相互作用研究 |
5.1. 调控蛋白分子与金纳米粒子相互作用的理论分析 |
5.1.1. 金纳米粒子(GNPs)的荧光猝灭效应 |
5.1.2. 液滴环境下GHz声流体研究 |
5.1.3. GHz声流体促进GNPs与蛋白分子相互作用的理论研究 |
5.2. GHz声流体促进GNPs与蛋白分子相互作用的实验准备 |
5.2.1. 实验设备 |
5.2.2. 生化药品试剂 |
5.3. GHz声流体促进GNPs与蛋白分子相互作用的实验结果 |
5.3.1. GHz声流体促进GNPs荧光猝灭效应 |
5.3.2. GHz声流体促进的荧光恢复效应 |
5.3.3. 蛋白浓度检测结果 |
5.3.4. 特异性检测结果 |
5.3.5. 阵列检测结果 |
5.4. 本章小结 |
第6章 基于声流体的新型细胞内蛋白分子递送系统 |
6.1. GHz声流体促进蛋白递送的理论基础 |
6.2. 蛋白分子递送系统的设计 |
6.2.1. 仪器设备 |
6.2.2. 系统搭建 |
6.3. 生化材料的制备 |
6.3.1. 蛋白分子的制备 |
6.3.2. 细胞培养 |
6.4. 蛋白递送结果与系统评估 |
6.4.1. 荧光蛋白(+25GFP)的递送 |
6.4.2. 系统生物兼容性研究 |
6.4.3. 参数研究 |
6.5. 具有功能性蛋白的胞质递送 |
6.5.1. 颗粒酶A与细胞色素C蛋白的递送 |
6.5.2. Cre重组酶蛋白的递送 |
6.6. 不同细胞系的荧光蛋白递送结果 |
6.7. 递送机理研究 |
6.8. 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1. 论文的主要研究内容与成果 |
7.2. 论文创新点 |
7.3. 后续研究工作展望 |
参考文献 |
发表论文和科研情况说明 |
发表论文 |
申请专利 |
参加科研情况 |
致谢 |
(10)基于石墨烯增敏的SPR传感技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 SPR传感技术概述 |
1.2.1 SPR生物传感器发展概况与研究现状 |
1.2.2 SPR在医疗诊断领域的应用 |
1.3 研究意义与研究内容 |
2 SPR传感技术基本原理与理论仿真 |
2.1 引言 |
2.2 SPW的产生与激发 |
2.2.1 产生条件 |
2.2.2 激发方式 |
2.3 调制方式 |
2.4 传感原理 |
2.5 基本理论 |
2.5.1 菲涅尔方程 |
2.5.2 布拉格曼等效折射率公式 |
2.5.3 多层结构SPR传感检测分析算法 |
2.6 理论仿真 |
2.6.1 Au-SPR生物传感器灵敏度特性 |
2.6.2 SLG-SPR生物传感器灵敏度特性 |
2.7 本章小结 |
3 传感芯片制备与实验数据采集 |
3.1 引言 |
3.2 SLG-SPR传感芯片的制备 |
3.2.1 玻璃基底清洗 |
3.2.2 溅射金薄膜 |
3.2.3 转移单层石墨烯膜 |
3.3 实验平台搭建 |
3.4 实验数据采集 |
3.5 实验数据处理 |
3.6 本章小结 |
4 SLG-SPR传感特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.3 数据采集 |
4.3.1 SLG-SPR灵敏度特性表征 |
4.3.2 CRP检测 |
4.4 数值分析-吸附层中吸附质体积分数计算 |
4.5 本章小结 |
5 基于动态消逝场增强的SLG-SPR传感特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 基于动态消逝场增强的SLG-SPR传感方法 |
5.2.2 AuNPs-Ab2 缀合物的制备方法 |
5.3 数据采集 |
5.3.1 AuNPs-Ab2 缀合物表征 |
5.3.2 PSA检测 |
5.4 数值分析 |
5.4.1 动态消逝场增强效应的数值分析计算 |
5.4.2 动态消逝场参数的拟合分析 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
四、光纤纳米生物传感器的现状及发展(论文参考文献)
- [1]光纤局部表面等离子体共振适配体生物传感器的构建及其应用[D]. 徐义超. 江苏科技大学, 2021
- [2]纳米生物传感技术在医疗中的应用[J]. 眭翔,辛改芳. 传感器与微系统, 2021(06)
- [3]基于SPR效应的生物医学光纤传感器的理论模拟[D]. 罗英捷. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]基于色散拐点长周期光纤光栅的禽流感传感器研究[D]. 聂青林. 重庆理工大学, 2021
- [5]双通道探针式81°倾斜光纤光栅原理及生物传感研究[D]. 吕清明. 重庆理工大学, 2021
- [6]基于光纤表面等离子体共振传感器的设计与研究[D]. 蔡云. 南京邮电大学, 2020(02)
- [7]基于埃洛石纳米管修饰的倾斜光纤光栅传感器对肿瘤细胞的检测[D]. 陈霞. 暨南大学, 2020(07)
- [8]基于微纳结构的高性能光学生物传感器构建及性能研究[D]. 叶云洋. 湖南师范大学, 2020(01)
- [9]使用千兆赫兹声流体技术调控蛋白相互作用[D]. 潘书婷. 天津大学, 2020(01)
- [10]基于石墨烯增敏的SPR传感技术研究[D]. 徐颖. 北京交通大学, 2020(03)