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多孔硅生物传感器的数字图像检测技术研究

多孔硅生物传感器的数字图像检测技术研究

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作者：杨建锋新疆大学

学位级别：硕士

多孔硅是一种纳米结构的材料,因其具有比表面积大,易于生物分子修饰,折射率可调节的优势,可被制作成各类生物传感器件。本文对多孔硅生物传感器的数字图像检测技术做出了研究,该项研究通过记录多孔硅布拉格反射镜中生物反应前后的图像,... 详细信息

多孔硅是一种纳米结构的材料,因其具有比表面积大,易于生物分子修饰,折射率可调节的优势,可被制作成各类生物传感器件。本文对多孔硅生物传感器的数字图像检测技术做出了研究,该项研究通过记录多孔硅布拉格反射镜中生物反应前后的图像,计算图像的平均灰度值,来表征被测分子的浓度。该项技术研究具有灵敏度高、检测周期短、实验成本低以及使用方便、快捷的优势。本论文的主要研究内容如下:首先,提出了基于布拉格结构的多孔硅透射光数字图像生物检测技术。该技术采用位于布拉格反射镜禁带边缘处的红外激光为探测光,入射至DNA杂交反应前后的多孔硅表面,其透射光经红外观察卡转换为可见荧光,再由数字显微镜接收该荧光图像。并对图像的做去除噪声处理,分别计算去除噪声处理前后图像的平均灰度值,得到其与被测DNA分子浓度的关系。其次,提出了用手机作为光探测器的透射光图像生物检测技术。该检测方法将波长位于布拉格反射镜禁带边缘处的激光器产生的探测光,入射至DNA杂交反应前后的多孔硅表面,红外观察卡将其透射光转换为可见荧光,并由手机接收该荧光图像,分别计算图像的平均灰度值,得到手机检测的图像的灰度值与被测DNA分子浓度的变化关系。实验结果表明,使用手机进行的透射光图像检测,获得的DNA分子的检测极限为n M级别。最后,提出了用手机作为光探测器的荧光图像生物检测方法。该检测方法将半导体量子点(Cd Se/Zn S)与探针DNA偶联,然后将二者的产物修饰至偶联目标DNA的多孔硅布拉格反射镜的孔洞内。通过半导体激光器(λ=375 nm)产生的激发光,激发多孔硅孔洞内的Cd Se/Zn S,其产生的荧光图像由手机记录,通过计算荧光图像的平均灰度值,得到目标DNA浓度与其平均灰度值变化的关系。实验结果表明,使用手机进行的荧光检测,获得的DNA分子的检测极限为p M级别。

关键词：多孔硅布拉格反射镜荧光图像半导体量子点平均灰度值

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