SPR生物傳感器的優(yōu)化和在生物材料生物相容性研究中的應(yīng)用.pdf

1、表面等離激元共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)技術(shù)由于獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)日漸成為生物分子相互作用分析的領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)。基于表面等離激元共振技術(shù)研制而成的生物傳感器在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域獲得了十分廣泛的應(yīng)用。 SPR生物傳感器可以對生物分子在材料表面的動(dòng)態(tài)吸附過程進(jìn)行實(shí)時(shí)、原位的檢測。分析時(shí)需要的樣品量少且無需標(biāo)記。生物分子在材料表面吸附的濃度也可以通過檢測共振角度的偏移而獲得。 本論文的目的是優(yōu)化

2、重建一套用于生物材料生物相容性評價(jià)領(lǐng)域的表面等離激元共振生物傳感器。這套基于SPR技術(shù)的系統(tǒng)，可以原位、實(shí)時(shí)、非標(biāo)記的表征蛋白質(zhì)在生物材料表面的動(dòng)態(tài)吸附行為。通過檢測蛋白質(zhì)吸附前后共振角的變化，可以計(jì)算出不同材料表面蛋白質(zhì)的吸附量，從而對生物材料的血液相容性做出初步評價(jià)。 本論文的主要內(nèi)容如下： 1．介紹了國內(nèi)外基于表面等離激元共振技術(shù)的生物傳感器的研究進(jìn)展，簡要地介紹生物相容性和蛋白質(zhì)吸附的研究方法及手段，以及表面等離

3、激元共振傳感器在生物相容性方面的研究進(jìn)展。 2．對表面等離激元共振原理和多種表面等離激元共振傳感器模式進(jìn)行了討論，探討了基于表面等離激元共振技術(shù)的Kretschmann光學(xué)模型的SPR生物傳感器的各種影響因素，并利用Matlab工具對其進(jìn)行了數(shù)值模擬，為本論文SPR傳感器的研制和調(diào)試工作提供了理論依據(jù)。 3．優(yōu)化和重建了一套基于Kretschmann模式的SPR生物傳感器的硬件系統(tǒng)，主要涉及傳感系統(tǒng)的棱鏡和金膜，以及采用

4、了基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡用于光強(qiáng)檢測和處理單元。 4．采用VC++編寫了一套配合硬件系統(tǒng)工作，進(jìn)行硬件控制和數(shù)據(jù)采集、處理和分析的軟件，該軟件主要具有儀器系統(tǒng)的運(yùn)行控制、光譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理和顯示、數(shù)據(jù)分析和譜線模擬等四個(gè)功能，分為儀器系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、運(yùn)行控制、光譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理和顯示、數(shù)據(jù)分析等九個(gè)模塊，并應(yīng)用該軟件對硬件系統(tǒng)進(jìn)行了測試，首先得到了金膜在空氣介質(zhì)中的SPR譜，然后測出在通入PBS緩沖液條件下金膜的SPR

5、譜，比較兩條譜線，可見兩者共振角有明顯的偏移，依據(jù)仿真分析的結(jié)論，說明了本系統(tǒng)的可行性，為下一步的生物蛋白質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。 5．使用本傳感器對三種血漿蛋白(Alb、Fib和IgG)在兩種材料表面的吸附性能進(jìn)行了研究。通過檢測生物材料表面蛋白吸附引起的SPR共振角的變化，計(jì)算出材料表面的蛋白吸附量，結(jié)果顯示H50-50型聚氨酯對蛋白吸附的白/纖比和白/球比均大于金膜，表明其抗凝血性優(yōu)于金膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和本課題組前期的研究結(jié)果具有