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基于AFM原位检测的微纳生物传感器固定化技术的研究

作　者: 周涛
导　师: 叶学松；刘峰
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 生物传感器原子力显微镜固定化技术蛋白吸附纳米金膜
分类号: Q814
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物活性物质的固定化是生物传感器制作中的重要环节。蛋白质吸附是蛋白固定化过程的关键问题之一。本研究利用原子力显微镜(AFM)在纳米尺度下原位观察蛋白质在纳米材料表面的自组装吸附过程。本文的研究工作主要包括以下方面：1、综述了生物传感器及其固定化技术的发展历程,介绍了原子力显微镜的原理、相关技术及其在微纳生物传感器研究中的应用；2、通过物理气相沉积成膜、食人鱼(Piranha)洗液超声清洗和AFM探针擦刮,构造了“纳米金膜-二氧化硅”(NanoAu-SiO2)的混合表面基底；3、在液相环境中实时原位地观察牛血清蛋白(BSA)在“纳米金膜-二氧化硅”界面自组装吸附过程；4、在接触扫描模式下,设计了通过改变AFM探针作用力获得不同扫描形貌的AFM力敏实验方案,并建立了相关的解释模型。研究结果表明：1、纳米金膜对BSA具有很强的吸附力,而二氧化硅对BSA的吸附则很弱；2、BSA在纳米金膜-二氧化硅界面的纳米金颗粒上呈Side-on吸附取向,且呈单层膜。3、BSA在连续纳米金膜表面上吸附取向吻合力敏解释模型。本研究将有助于从微观上探究提升微纳米生物传感器性能的方法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题背景  10-13
  1.2 研究思路  13-14
  1.3 论文框架  14-15
第2章生物传感器固定化技术  15-28
  2.1 概述  15-23
    2.1.1 分类  15-17
    2.1.2 发展过程  17-23
  2.2 固定化工艺  23-28
    2.2.1 直接吸附法  24
    2.2.2 共价键合法  24-25
    2.2.3 交联法  25
    2.2.4 包埋法  25-26
    2.2.5 自组装法  26-28
第3章原子力显微镜  28-48
  3.1 背景  28-34
    3.1.1 光学显微镜瓶颈:衍射极限  28-29
    3.1.2 照明源的延续:T/SEM  29-31
    3.1.3 突破性进展:STM  31-33
    3.1.4 质的飞跃:AFM  33-34
  3.2 原理及现状  34-42
    3.2.1 工作原理  34-38
    3.2.2 优势与劣势  38-40
    3.2.3 国内外发展  40-42
  3.3 在生物传感器中的应用  42-48
第4章 AFM原位观察BSA吸附实验  48-67
  4.1 引言  48-49
  4.2 仪器设备  49-50
  4.3 试剂材料  50-51
  4.4 前期准备  51-52
    4.4.1 铬酸洗液配制  51
    4.4.2 Piranha洗液配制  51-52
  4.5 NanoAu-SiO_2界面获取  52-55
    4.5.1 SiO_2清洗  53
    4.5.2 纳米金膜制备  53-54
    4.5.3 Piranha超声清洗  54
    4.5.4 AFM探针刮擦  54-55
  4.6 接触角测试  55-56
  4.7 AFM原位可行性测试  56-58
  4.8 AFM原位观测BSA吸附  58
    4.8.1 液体注入方案  58
  4.9 纳米金膜概貌  58-61
    4.9.1 大气中的纳米金膜  59
    4.9.2 水中的纳米金膜  59-61
  4.10 NanoAu-SiO_2吸附BSA原位对比试验  61-67
    4.10.1 纵向观测  61-63
    4.10.2 蛋白吸附取向  63-64
    4.10.3 横向对比验证  64-65
    4.10.4 吸附力敏试验  65-67
第5章总结展望  67-68
参考文献  68-71
作者简历  71-72
致谢  72

基于AFM原位检测的微纳生物传感器固定化技术的研究

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