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用于生物分子检测的纳米传感器的制备
摘要
随着生物医学技术的快速发展，生物分子检测在疾病诊断、药物研发、环境监测等领域扮演着至关重要的角色。传统的检测方法往往存在灵敏度低、选择性差、检测时间长等不足，难以满足现代生物医学研究和临床应用对快速、准确、高灵敏度检测的需求。表面增强拉曼散射（SERS）技术凭借其独特的优势，如高灵敏度、非破坏性检测、指纹识别性以及能够提供丰富的分子结构信息等，为生物分子检测提供了一种极具潜力的新途径。本研究聚焦于用于生物分子检测的纳米传感器的制备，深入探索了表面增强拉曼散射芯片的设计、优化及其在生物分子检测中的应用。通过系统研究不同形状、尺寸的纳米结构对SERS信号的影响，设计并优化了适合特定应用的SERS芯片结构。同时，评估了多种基底材料对SERS增强效应的作用，筛选出最佳的基底材料。此外，还研究了金属纳米颗粒的形状、大小及其分布对SERS信号增强的影响，并优化了其沉积方法，显著提高了传感器的性能。在实际环境应用测试中，将制备的SERS芯片应用于多种样品的检测，包括环境污染物、生物标志物等，验证了其在复杂环境中的应用性能。本研究不仅为SERS传感器的设计和制备提供了理论依据和实验指导，还为生物分子检测领域的发展提供了新的思路和方法，有望推动生物医学检测技术的进步，为疾病的早期诊断和精准医疗提供有力支持。
关键词：表面增强拉曼散射；纳米传感器；生物分子检测；芯片制备；性能优化
Abstract
Withtherapiddevelopmentofbiomedicine,biomoleculardetectionplaysavitalroleindiseasediagnosis,drugdevelopment,environmentalmonitoring,andotherfields.Traditionaldetectionmethodsoftensufferfromlowsensitivity,poorselectivity,andlongdetectiontimes,whichfailtomeetthemodernbiomedicalresearchandclinicalapplicationsdemandsforrapid,accurate,andhighlysensitivedetection.Surface-enhancedRamanscattering(SERS)technology,withitsuniqueadvantagessuchashighsensitivity,non-destructivedetection,fingerprintrecognition,andtheabilitytoproviderichmolecularstructuralinformation,hasemergedasahighlypromisingnewapproachforbiomoleculardetection.Thisstudyfocusesonthepreparationofnanosensorsforbiomoleculardetection,exploringthedesignandoptimizationofsurface-enhancedRamanscatteringchipsandtheirapplicationsinbiomoleculardetection.BysystematicallyinvestigatingtheeffectsofdifferentshapesandsizesofnanostructuresonSERSsignals,wedesignedandoptimizedSERSchipstructuressuitableforspecificapplications.WealsoevaluatedvarioussubstratematerialsimpactontheSERSenhancementeffecttoselecttheoptimalmaterial.Moreover,westudiedtheinfluenceofmetalnanoparticlesshape,size,anddistributiononSERSsignalenhancementandoptimizedtheirdep