基于超材料的生物分子溶液快速免標(biāo)簽檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)射頻生物傳感方案中，傳感器件只能檢測(cè)干燥樣本。對(duì)細(xì)胞等具有生物活性的生物大分子進(jìn)行烘干處理后，生物活性降低，其電特性發(fā)生改變，從而影響最終檢測(cè)結(jié)果。為了在微波頻段靈敏檢測(cè)出生物分子溶液或液體的介電特性，本文提出基于對(duì)稱(chēng)超材料元件作為諧振結(jié)構(gòu)的射頻生物傳感器。首先，介紹了基于超材料結(jié)構(gòu)的射頻生物傳感器的研究背景。其次，闡述諧振型生物傳感器的工作原理、諧振型超材料傳輸線(xiàn)設(shè)計(jì)方案及諧振結(jié)構(gòu)和生物溶液結(jié)合過(guò)程。詳細(xì)描述有效介質(zhì)、半波長(zhǎng)諧振器

2、、左手介質(zhì)和超材料傳輸線(xiàn)四個(gè)方面的生物傳感器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。通過(guò)開(kāi)環(huán)諧振器（split-ring resonator, SRR）或互補(bǔ)開(kāi)環(huán)諧振器（complementary split-ring resonator, CSRR）的純諧振方法或混合方法耦合可得到多種不同類(lèi)型的傳輸線(xiàn)。再次，提出了基于開(kāi)環(huán)諧振器（nested split-ring resonator，nSRR）結(jié)構(gòu)的生物傳感器設(shè)計(jì)方案。仿真驗(yàn)證了被檢測(cè)溶液的介電常數(shù)、厚度及

3、覆蓋位置對(duì)生物傳感器的影響。最后，闡明了新型生物傳感器的制備和測(cè)量校準(zhǔn)過(guò)程。生物傳感器裸片諧振頻率的測(cè)試結(jié)果與相應(yīng)的仿真結(jié)果相符，從而驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。開(kāi)展了聚二甲基硅氧烷（Polydimethysiloxane, PDMS）液體樣本測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并與相應(yīng)的仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。
　　綜上所述，本文利用阻抗匹配方法，設(shè)計(jì)出基于對(duì)稱(chēng)超材料元件作為諧振結(jié)構(gòu)的射頻生物傳感器，該生物傳感器可用于免標(biāo)簽的生物分子溶液快速檢測(cè)。生物傳感器裸片