基于多通道微结构光纤局域回音壁模式的生化传感器件研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904262
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2201.光的传播、探测与成像
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The parallel detection of various biochemical substances can greatly improve the accuracy and efficiency, so it is an active research topic in the fields of food security, environmental monitoring and biological medicine. However, the contradiction between parallel detection of various substances with miniaturization of integrated devices hinders the development of biochemical sensing technology. Microstructure fiber with abundant air-hole array can guide the high Quality WGMs that travel in the radial circumference direction of the fiber. It can also satisfy parallel loading of various substances and high integration of detection channel, which is an ideal platform to realize multiple parallel detection of biochemical substances. Therefore, our project intends to use the microstructure fiber as parallel sensing channels, and utilize the sensing mechanism of the interaction between the local whispering gallery modes excited in the fiber resonator and substances. The detailed research contents of our project include: 1. The generation and regulation technology of local whispering gallery modes based on multi-channel microstructure fiber; 2. The functional and biochemical immobilization techniques in the inner hollow air-hole of multi-channel microstructure fiber; 3. To construct local whispering-gallery-mode sensing platform based on multi-channel microstructure fiber and achieve parallel detection of various biochemical substances. This project will not only explain deeply the interaction physical connotation between local whispering gallery mode and various parallel biochemical reaction, but also further promote the development of integrated photonic devices, especially for the important development of photochemistry and photobiology.
多种生化物质成分的并行检测可提高检测效率和准确度,因而一直是食品安全、环境监测、生物医疗等领域的研究热点,然而,多样性和集成器件小型化的矛盾阻碍了生化传感技术的发展。微结构光纤因具有丰富的空气孔排布并沿径向支持回音壁模式震荡,可兼顾多种物质的并行加载和检测通道的高集成度,是实现生化物质多样并行检测的理想平台。因此,本项目拟研究以微结构光纤作为并行传感通道,激发并利用其内部局域回音壁模式与物质作用的传感机理。具体研究内容包括:1. 研究多通道微结构光纤局域回音壁模式的激发与调控方法;2. 研究多通道微结构光纤中空气孔内壁表面功能化及生化分子固定化技术;3. 研究多通道微结构光纤局域回音壁模式传感平台的多样生化物质并行检测。本项目的开展,不仅能深入阐释局域回音壁模式与多个生化反应并行相互作用的物理内涵,也将进一步推动集成光子器件的发展,尤其为光化学和光生物学等诸多交叉学科的发展做出贡献。

结项摘要

生物分子的含量、成分的识别和准确检测在生物医学、环境保护、食品安全等领域具有重要的研究意义和应用价值。本项目开展了基于多通道微结构光纤局域回音壁模式的生化传感器件研究,通过设计高灵敏度、小型化的功能微结构光纤生化传感单元,为光化学和光生物学等诸多交叉学科的发展开辟了新空间。本项目在回音壁模式激发互耦合、微结构光纤生化传感单元设计、光纤表面功能化处理、生物分子固定及特异性识别检测方面开展了一系列创新性的研究工作,开发了基于微结构光纤回音壁谐振腔、微管回音壁谐振腔、异构光纤微腔、微管型光纤微流腔、双通道微结构光纤纤内微流控单元、光纤耦合器等生化传感单元并实现了对DNA分子杂交、抗原抗体分子免疫反应、蛋白质等生物分子浓度与反应过程特异性识别检测。所提出的光纤生化传感器件具有强光物质作用能力、简化的结构设计、高集成度等优势,在生物分子痕量检测及生化分析等方面具有广阔的应用前景。在三年研究期间,我们在光纤传感单元结构设计、机理分析、生化检测应用等方面发表期刊论文17篇,发表会议论文4篇,申请并公开相关国家发明专利9项。综上所述,我们完成了项目预期的目标和要求。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(9)
Intensity-interrogated magnetic sensor based on S-tapered and multimode fiber integrated with ferrofluids
基于 S 锥形多模光纤与铁磁流体集成的强度询问磁传感器
  • DOI:
    10.1364/ao.443630
  • 发表时间:
    2021-12-01
  • 期刊:
    APPLIED OPTICS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Duan, Shaoxiang;Liu, Bo;Song, Binbin
  • 通讯作者:
    Song, Binbin
Dual-demodulation large-scope high-sensitivity refractive index sensor based on twin-core PCF.
基于双核PCF的双解调大范围高灵敏度折射率传感器
  • DOI:
    10.1007/s11801-021-0129-z
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Optoelectronics letters
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Li CY;Song BB;Wu JX;Huang W;Wu XJ;Jin C
  • 通讯作者:
    Jin C
Deep learning image transmission through MMF based on small training dataset
基于小训练数据集的MMF深度学习图像传输
  • DOI:
    10.1364/oe.450999
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Binbin Song;Chang Jin;Jixuan Wu;Wei Lin;Bo Liu;Wei Huang;Shengyong Chen
  • 通讯作者:
    Shengyong Chen
An on-line fiber cutting-welding method for the fabrication of Fabry-Perot micro-cavity
一种在线光纤切割焊接法布里-珀罗微腔制作方法
  • DOI:
    10.1007/s11801-020-9160-8
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optoelectronics Letters
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Jixuan Wu;Qian Wang;Binbin Song;Guang-huan Cui;Bo Liu;Hao Zhang;Cheng Zhang;Shan-shan Zhang;Shaoxiang Duan;Hua Bai
  • 通讯作者:
    Hua Bai
Bioimmunoassay based on hydrophobin HGFI self-assembled whispering gallery mode optofluidic microresonator
基于疏水蛋白HGFI自组装回音壁模式光流控微谐振器的生物免疫分析
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2021.112545
  • 发表时间:
    2021-01-15
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wu, Jixuan;Wang, Bo;Duan, Shaoxiang
  • 通讯作者:
    Duan, Shaoxiang

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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