金纳米棒生物传感微阵列的制造及性能研究

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生物传感微阵列具有检测通量大、所需样品体积小,可同时检测多种物质等特点而逐渐成为研究热点,金纳米棒具有各向异性可调的光学性质和独特的表面等离子体共振模式,将金纳米棒作为传感元件构建生物传感阵列可以实现高选择性、高灵敏度并且能达到较低的检测极限。目前用金纳米棒构建生物传感阵列还存在无法精确控制金纳米棒位置、无法精确控制金纳米棒间的排列方式和难以形成大面积结构完整均一的阵列等问题,针对此本课题开展了金纳米棒生物传感微阵列的制造及其性能的研究。主要研究内容和研究成果如下:提出了一种新的栅式金纳米棒自组装微阵列的制造方法,使用微纳米加工技术制造表面具有微米结构的模板,将模板辅助法与毛细力自组装技术结合制造出了大面积规则排列的栅式金纳米棒自组装微阵列;通过调控金纳米棒的长径比、浓度、表面性质以及组装环境的湿度等条件进一步明确了各因素对金纳米棒自组装结构的影响,为制造规则排列的金纳米棒自组装结构提供了一种有效的方法。提出了一种新的孔式金纳米棒自组装微阵列的制造方法,用润湿性差异化界面处理方法在玻璃表面制造出了微米级别的亲水阵列,然后用溶剂挥发法使金纳米棒选择性自组装在玻璃表面的亲水阵列上;通过调控界面亲水阵列的尺寸与形状验证了该方法的稳健性与普适性,成功制造出产率高达100%的多种尺寸与形状的金纳米棒自组装微阵列。对金纳米棒微阵列的传感性能进行了系统研究,导电性测试结果显示栅式金纳米棒微阵列具有极高的导电性和优异的欧姆特性;拉曼测试结果显示金纳米棒微阵列具有极高的拉曼增强系数,且不同排列方式的金纳米棒具有不同的增强系数;免疫球蛋白的特异性检测结果证实了金纳米棒微阵列可作为一种拉曼活性基底对生物分子进行检测;细胞培养现象证明了栅式金纳米棒微阵列可用于诱导细胞定向贴壁生长。本文提出的金纳米棒微阵列具有制造简便、产率高、可精确调控、传感性能及生物兼容性好等优点,为生物传感微阵列的制造提供了切实可行的操作方案。
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