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基于连续可更新动态液滴光化学生物传感技术的研究和应用

冯锋

  光化学生物传感是以光学信号选择性表达检测体系化学、生物组分实时信息的应用技术。作为学科交叉与渗透的产物,它是伴随现代分析化学、有机合成技术、生物功能分子的应用、聚合物化学乃至光学波导器件、微电子技术的进步而迅速发展起来的分析化学前沿研究领域之一,它在生命科学、环境监测、疾病诊断、药物筛选、食品工业及材料科学等重要领域中正得到越来越多的应用。光化学生物传感技术的不断发展与广泛应用,也要求它自身的各种方法与理论不断完善和创新。从化学传感的角度而言,我们希望识别分析对象的化学反应为可逆反应,以便样品浓度增加或减少时能获得连续的响应信号。在已发展的许多光化学生物传感器中,大多数识别反应都符合这一要求。但仍然有一些在分析应用上很有价值的化学反应,由于反应产物稳定性高,或者反应过程中有气体或沉淀生成等原因,使得反应完成后不能返回起始状态。这些反应往往有很高的检测灵敏度和专一性,仅仅由于不可逆性而限制了它们在光化学传感器中的应用。而且在众多的光化学传感器中,敏感材料常常被物理包埋在聚合物膜中制成敏感膜,敏感物质的流失难以避免。基于新生液滴光池的光化学生物传感技术,提供了解决这些问题的办法。这种测量装置具有连续产生新鲜试剂并与样品相互作用的功能,并且液滴本身就是无需任何光窗的光池,它避免了在传统的光化学测量中,试剂和样品对比色池的污染以及因反应池池壁对光的吸收、散射或过程中产生的吸附物质等所引起的对测量信号的干扰;液滴光池近似光学透镜的形态具有聚光作用,使收集到的透射光信号比普通流通池更多,提高了光耦合效率,因而可以大大提高传感器检测的灵敏度和准确性。本论文在我们实验室前期开展的动态液滴光化学传感技术研究工作的基础上,充分结合现代分析技术和荧光分析手段,系统研究了液滴生长机理、光波传输与耦合效率、信号接收与重现性等涉及液滴光化学生物传感器选择性与灵敏度的技术指标问题;探讨了液滴表面更新技术及在反应体系中既可充当无光窗光池又可充当反应器的特征,从而为不可逆反应体系在光化学生物传感领域中的应用提供了新的思路和方法;通过对以光纤传导为基础的动态液滴光化学传感原理验证机的改进,发展了以F2500和LS55型荧光/磷光/发光光度计为实验平台的新型液滴光化学检测方法;构建了以流动注射分析和动态液滴传感技术相结合的多种新型荧光化学生物传感器,初步实现了自动化程度高、测试过程时间短、样品试剂消耗量低、实时在线的检测模式;首次研制开发出具有自主知识产权的集吸光检测与荧光检测于一体的动态液滴光化学生物传感仪器,从而实现了……   
[关键词]:新生液滴;光化学生物传感器;荧光分析
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:湖南大学2004年