基于银纳米阵列与行波式无阀微流泵的集成化LSPR生物传感器研究

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随着纳米材料技术与微电子机械系统（MEMS）加工技术的不断发展，拥有高检测灵敏度的片上生物光学传感器已经成为当下的研究热点。本文研究与制备出了用于生物医学领域的集成化的银纳米 LSPR微流生物光学传感芯片检测系统。主要研究工作包括：
　　1、提出一种基于旋转微磁阵列协调驱动的行波式无阀微流泵设计方法。采用微型永磁铁阵列作为产生行波的执行器，详细分析了行波在弹性微流管道上形成的原理和理论推导。在分析微流管道的流体特性基础上，研究了微流管道的几个重要因素对微流泵工作性能的影响，并对其进行优化改进。
　　2、电磁行波式无阀微流泵的制作。使用 MEMS微加工技术加工有机玻璃（PMMA）制备微流泵的上下衬底和微流管道的制作模具；利用热成膜方法在微流管道的模具中加工液体高分子材料 PDMS制作出柔性微泵管道；采用热键合加工方法将制成的微流泵管道与基底封装，最后将微型永磁铁阵列安装在微流管道的上衬底中用以完成行波式的无阀微流泵的制作。此外，还设计了多级扩散结构的锯齿形微流管道，提高了微流泵的工作性能。
　　3、提出一种快速、简易的水热制备方法来合成银纳米粒子。借助透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射（XRD）和紫外-可见分光光度计（UV-VIS）来测试银纳米的形貌及光学特性。并将银纳米粒子自组装在白玻璃基底上，形成银纳米LSPR前端敏感元件。
　　4、集成化银纳米LSPR生物光学传感器的制作。以银纳米LSPR阵列前端敏感元件作为检测探针，利用 MEMS加工方法将行波式无阀微流泵与银纳米LSPR阵列前端敏感元件集成到 PMMA基底上；并将检测光纤通过支架放置到银纳米LSPR阵列前端敏感元件处，用于实时检测LSPR消光光谱的变化。
　　5、植物蛋白分子（ConA）的测量应用。使用行波式无阀微流泵将不同浓度的刀豆球蛋白溶液输送到固定有银纳米 LSPR阵列前端敏感元件的样品池中以检测不同浓度的ConA的LSPR消光光谱，验证该传感器的检测性能。

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作者
叶巍翔;
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作者单位

南开大学;

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授予单位南开大学;
学科微电子学与固体电子学
授予学位硕士
导师姓名刘国华;
年度 2015
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TP212.3;
关键词
银纳米阵列; 行波式微流泵; 生物传感器; 流体特性; 微流管道;

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