项目名称: 光学椭偏蛋白质芯片表面的纳米结构材料信号增强特性研究

项目编号: No.10804083

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 陈艳艳

作者单位: 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

项目金额: 24万元

中文摘要: 光学椭偏蛋白质芯片应用于环境污染、疾病检测和药物开发等领域中的小分子或弱相互作用研究时,一直受灵敏度低的困扰。量子效应的影响使得纳米结构材料具有表面信号增强特性,将其与相位敏感的光学椭偏成像技术相结合,通过电磁波与纳米结构材料相互作用后的相位变化实现光学信号的增强,提高芯片检测灵敏度,这也是本研究开展的目的。 项目中基于光的电磁场理论和纳米材料的结构与性质,对偏振光波与纳米结构材料的相互作用机理和条件进行分析,理论分析得到光波长、入射角度、偏振态、材料性质以及纳米结构变化等影响表面信号增强规律。研究空气稳定性磷脂双层膜的形成机理和条件,利用磷脂双层膜固定高度(5nm)的性质,对纳米材料的层-层结构进行调控,结果显示双层金纳米结构信号增强优于单层,并且增强特性随着金纳米粒子间距的减小而增加。最后采用自组装金纳米结构,实现光学椭偏蛋白质芯片检测信号3个数量级的增强,获得有效检测生物小分子或弱相互作用的方法和条件。

中文关键词: 光学椭偏蛋白质芯片;纳米结构材料;信号增强;偏振光;相位敏感

英文摘要: Sensitivity of protein chip based on ellipsometry is not enough to study the interaction of small molecular or weak interaction in the detection of environmental pollutants, medical diagnostics and drug discovery. Nanoscale materials have been applied widely due to their inherently localized surface plasmon resonance property induced by quantum effect. Considered that imaging ellipsometry is a phase sensitive technology, sensitivity of protein chip will be extraordinarily improved by combining imaging ellipsometry with nanoscale materials since the optical signal can be enhanced by the detection of phase change via the interaction of electromagnetic wave and nanoscale material. In this project, the principle and condition of interaction between polarized light and nanoscale material are studied based on the electromagnetic wave theory and the structure and properties of nanoscale material.Theoretical results show that the surface enhancive property is modulated by the wavelength, the incidence angle and polarization of light, properties of nanomaterial and the different nanostructure. Furthermore, the air-stable phospholipid bilayer is studied to regulate the layer by layer structure of nanomaterial based on the constant height (5nm) of bilayer. Results show that the signal enhancement of Au nanostructure bilayer is superior to that of single layer. Moreover, it is increased with the decrease of distance between Au nanoparticles. Finally, three orders of magnitude signal enhancement is obtained based on the self-assembly gold nanostructure, which is suitable to detect the interaction of small molecular or weak interaction.

英文关键词: protein chip based on ellipsometry; nano-structure material; signal enhancement;polarized light; phase sensitivity

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