基于纳米金光热效应与激光背向散射干涉的生化分子检测技术

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近年来水质安全越来越成为人们关注的焦点,相关的检测方法也在不断地发展。目前传统的检测方法例如原子吸收光谱法、高效液相色谱法等虽然可靠性好但存在需要大型仪器、检测周期长、成本高等缺点,为此研究者们在不断地探索新的检测方法。激光因其良好的单色性、相干性等优点被越来越多的应用到检测领域,其中激光背向散射干涉(back-scattering interferometry BSI)技术因具有高灵敏度、低检测限等优点,引起研究者们的广泛关注。本文搭建了光热激光背向散射干涉与纳米金-适体结构的检测系统,并且对水中As(III)及SDM进行检测。主要研究内容包括以下几个部分:
  1、搭建光热激光背向散射干涉装置。其主要原理为:激光器发射一束激光经过反射镜后垂直照射到毛细管的检测区域,激光会在毛细管内外壁发生多次多角度的反射和折射,反射和折射的光线会以毛细管中轴为中心,在环绕管轴360°范围内发生干涉,产生明暗相间的干涉条纹。由于光热效应,检测溶液温度升高,溶液折射率改变,导致条纹状的干涉图案位置发生移动,移动量与折射率的改变相关。为了避免周围环境温度变化对实验结果造成的影响,本研究采用PID温度控制系统将检测系统的温度控制在25℃,温度波动在±0.007℃以内。
  2、纳米金颗粒合成及表征:利用柠檬酸钠还原氯金酸的方法制备了直径约为10nm的纳米金颗粒,分散态的纳米金溶液为酒红色且纳米金颗粒呈弱负电性。将适体链溶液加入上述制备的纳米金溶液中,适体链吸附在分散的纳米金颗粒上形成一层保护膜,使纳米金颗粒近似呈现电中性,形成纳米金-适体结构的检测探针。
  3、在最佳的试验条件下,利用纳米金光热效应与激光背向散射干涉装置实现了水中As(III)以及SDM的定量检测,其中As(III)的检测限为127μg/L,SDM检测限为255.6μg/L。最后探究了水中常见的阳离子Fe(III)、Cu(II)、Ca(II)、Ni(I)、Na(I)、Cr(III)对As(III)检测的影响以及氯霉素,土霉素,罗红霉素,氧氟沙星,环丙沙星,头孢抗定,阿莫西林几种抗生素对SDM检测的影响。从实验结果可知纳米金光热效应激光背向散射干涉系统具有可靠性高、灵敏度高、非接触等优点,可广泛应用于食品、环境、医疗检测。
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