【摘 要】
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光纤SPR传感利用表面等离子体激元与光纤倏逝波共振原理,实现对金属层表面的微量变化检测,具有高灵敏度、无标记、实时在线监测等优点,因而光纤SPR传感技术在环境监测、生物化学以及医学制药领域都有着相当重要的应用价值。柱层析作为生化领域的一种常规的组分分离手段,具有能耗低、洗脱剂易于回收和所得产品纯度高等优点,其中经典柱层析是科研中用于有机合成产物分离、蛋白质分离、中药有效成分提取的重要手段。但是柱层
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光纤SPR传感利用表面等离子体激元与光纤倏逝波共振原理,实现对金属层表面的微量变化检测,具有高灵敏度、无标记、实时在线监测等优点,因而光纤SPR传感技术在环境监测、生物化学以及医学制药领域都有着相当重要的应用价值。柱层析作为生化领域的一种常规的组分分离手段,具有能耗低、洗脱剂易于回收和所得产品纯度高等优点,其中经典柱层析是科研中用于有机合成产物分离、蛋白质分离、中药有效成分提取的重要手段。但是柱层析存在繁复的检测过程,诸如点样、展开、显色,或者对每一管收集液进行紫外光谱吸收测量来绘制洗脱曲线,繁琐耗时。将光纤SPR传感创新性地应用到柱层析中,能够有效地弥补经典柱层析的不足。柱层析分离时,混合样品的组分会经过SPR探头。样品浓度的变化使得探头周围的凝胶折射率动态改变,随之测得的SPR特征共振曲线在波长范围呈现可逆移动,实现对组分数量、流经探头时的浓度和分离状态的监测。本文的主要研究内容主要分为以下几个部分:(1)研究SPR耦合结构、共振原理与调制方法,分析了在线传输式和U形SPR传感器的理论模型,用于指导设计制作高性能、稳定可靠的光纤SPR传感器。(2)制作了基于高分子聚合物包层光纤(High polymer cladding fiber,HPCF)的在线传输式SPR传感器、基于普通多模光纤和HPCF制作的U形SPR传感器,并研究镀膜位置、长度,弯曲直径等参数对传感器共振曲线和灵敏度的影响。制作的HPCF在线传输型SPR传感器在折射率1.33~1.37平均灵敏度为2400 nm/RIU,普通多模光纤U形为6140 nm/RIU,HPCF U形为2350 nm/RIU。(3)选用5-核黄素磷酸钠盐(FMN-NA)和牛血清白蛋白(BSA)混合作为分离样品,将HPCF U形SPR传感器嵌入葡聚糖凝胶柱中,在线监测分离过程。SPR传感测得的共振曲线表明,整个分离过程持续大约57 min,分离出的BSA的流出时间为8 min,导致共振波长最大偏移为15.5 nm,而FMN-Na的流出时间为27 min,导致共振波长最大移动8.4 nm。无论是先行流出的大分子杂质或是BSA、FMN-NA都使共振光谱明显改变,与传统的收集液光谱吸收测量对比也证明了光纤SPR传感在线监测的可行性。
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