链状分子在基于微悬臂梁的生化传感器中的粘着特性

来源 :中国科学院力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guanzheng52824
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近年来,微生化传感器已广泛应用于化学和生物的实时探测,尤其在环境检测和病毒物检测等方面,更体现出其独特的优势和潜在的应用价值。信息、生物、纳米三个不同学科的融合也为微生化传感器的发展提供了新的机遇。在微生化传感器应用的生物活性材料中,DNA这种链状分子,其识别技术已形成生物芯片的独立学科领域,而微悬臂梁作为一种结构简单、易于加工且大量生产的传感器结构在研究中备受关注。本论文针对链状分子的特性,从理论和实验两方面研究了其在基于微悬臂梁的生化传感器中的粘着特性。   首先,微悬臂梁作为微器件,其在加工和运行过程中必然要涉及到粘着问题。本文通过建立微悬臂梁探针与修饰了自组装单层膜的基底的作用模型,对粘着力的大小进行了理论计算,得出自组装膜分子链长与粘着力之间的关系。   其次,生物分子在微悬臂梁表面的自组装会引起表面应力的变化,表面应力对微悬臂梁的机械响应有很大影响。针对生物分子属于软物质,具有熵致形变的特点,以构型熵为主线,提出熵力导致表面应力的观点。以核酸DNA分子为例,建立吸附模型,从理论上分析了吸附生物分子构型的变化对表面应力的影响,解释了目前其它几种理论所不能解释的吸附分子导致微悬臂梁向吸附面弯曲的现象。同时,本文还从实验方面展开了研究。利用椭偏光学显微成像技术实时观测DNA分子吸附到表面的密度以及厚度的变化,并结合本组已开展的核酸DNA分子吸附到微悬臂梁表面引起挠度的实验,将微悬臂梁的挠度变化与吸附分子的构型变化对应,研究构型变化在微悬臂梁弯曲的过程中所起的作用,最终对表面应力的起源问题有更深入的认识。  
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