基于色相算法的表面等离子体共振成像传感器对苯并芘的敏感特性

范智博 龚晓庆 逯丹凤 高然 祁志美

引用本文: 范智博,  龚晓庆,  逯丹凤,  高然,  祁志美. 基于色相算法的表面等离子体共振成像传感器对苯并芘的敏感特性[J]. 物理化学学报, 2017, 33(5): 1001-1009. doi: 10.3866/PKU.WHXB201701131 shu
Citation:  FAN Zhi-Bo,  GONG Xiao-Qing,  LU Dan-Feng,  GAO Ran,  QI Zhi-Mei. Benzo[a]pyrene Sensing Properties of Surface Plasmon Resonance Imaging Sensor Based on the Hue Algorithm[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(5): 1001-1009. doi: 10.3866/PKU.WHXB201701131 shu

基于色相算法的表面等离子体共振成像传感器对苯并芘的敏感特性

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2015CB352100),国家自然科学基金(61377064,61675203)及中科院科研装备研制项目(YZ201508)资助

摘要: 报道了一种用于原位探测水中苯并芘的彩色表面等离子体共振成像(SPRI)传感器,该传感器既能提供直观的图像信息,又能借助色相算法定量分析待测物质的浓度及其吸附/脱附过程。首先利用自制的波长-图像同步检测型SPR传感器测试了裸金薄膜芯片在不同入射角下的共振波长和共振图像,然后利用色相算法建立了SPR共振波长与图像色相的依赖关系,基于该依赖关系获得了SPR传感器最佳色相灵敏度对应的起始共振波长约为650 nm;另一方面,制备了聚四氟乙烯涂覆的SPR传感芯片,基于聚四氟乙烯膜对水中苯并芘的可逆富集作用实现了苯并芘的原位快速探测。实验取得以下4个结果:(1)在20-100 nmol·L-1浓度范围内彩色SPR图像的平均色相值随着苯并芘浓度的升高线性减小;(2)对100 nmol·L-1的苯并芘的响应和恢复时间分别约为7和5 s;(3)由于聚四氟乙烯膜的厚度大于SPR消逝场穿透深度,检测结果不受溶液折射率影响;(4)在聚四氟乙烯敏感膜厚度较小且不均匀的情况下,传感器容许获取敏感膜的不同厚度区域对苯并芘的色相灵敏度。实验结果有力地证明了这种彩色SPR图像传感器在生化物质检测中具有良好的应用前景。

English

    1. [1]

      Martinez, E.; Gros, M.; Lacorte, S.; Barceló, D. J. Chromatogr.A 2004, 1047 (2), 181. doi: 10.1016/j.chroma.2004.07.003

    2. [2]

      Anastasio, A.; Mercogliano, R.; Vollano, L.; Pepe, T.; Cortesi, M. L. J. Agric. Food Chem. 2004, 52 (14), 4452. doi: 10.1021/jf049566n

    3. [3]

      Reeves, W. R.; Barhoumi, R.; Burghardt, R. C.; Lemke, S. L.; Mayura, K. Environ. Sci. Technol. 2001, 35 (8), 1630.doi: 10.1021/es001689a

    4. [4]

      Du, C.; Hu, Y.; Li, Y.; Li, X. H.; Fan, L. Z. Talanta 2015, 138, 46. doi: 10.1016/j.talanta.2015.02.005

    5. [5]

      Zhang, Y. H.; Su, Q.; Xu, J. H.; Zhang, Y.; Chen, S. T. Int. J.Electrochem. Sci. 2014, 9 (7), 3736.

    6. [6]

      Wu, D. Sci. Technol. Food Ind. 2008, 5, 309. [吴丹. 食品工业科技, 2008, 5, 309.] doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2008.05.080

    7. [7]

      Perry, M. B.; Wehry, E. L.; Mamantov, G. Anal. Chem. 1983, 55 (12), 1893. doi: 10.1021/ac00262a013

    8. [8]

      Chiara, C.; Giorgia, P.; Lanfranco, S. C.; Sabrina, M. J. Sep. Sci. 2015, 38 (10), 1749. doi: 10.1002/jssc.201401246

    9. [9]

      Hilpert, L. R.; Byrd, G. D.; Vogt, C. R. Anal. Chem. 1984, 56 (11), 1842. doi: 10.1021/ac00275a019

    10. [10]

      Klimisch, H. J. Anal. Chem. 2002, 45 (11), 210. doi: 10.1021/ac60333a053

    11. [11]

      Fu, S.; Guo, X.; Wang, H.; Yang, T.; Wen, Y.; Yang, H. Sens.Actuators B 2015, 212, 200. doi: 10.1016/j.snb.2015.01.134

    12. [12]

      Yeatman, E.; Ash, E. A. Electron. Lett. 1987, 23 (20), 1091.doi: 10.1049/el:19870762

    13. [13]

      Kodadek, T. Chem. Biol. 2001, 8 (2), 105. doi: 10.1016/S1074-5521(00)90067-X

    14. [14]

      Yuk, J. S.; Ha, K. S. Exp. Mol. Med. 2005, 37 (1), 1.doi: 10.1038/emm.2005.1

    15. [15]

      Mariani, S.; Minunni, M. Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406 (9-10), 2303. doi: 10.1007/s00216-014-7647-5

    16. [16]

      Cetin, A. E.; Coskun, A. F.; Galarreta, B. C.; Huang, M.; Herman, D.; Ozcan, A.; Altug, H. Light-Sci. Appl. 2014, 3 (1), e122. doi: 10.1038/lsa.2014.3

    17. [17]

      Piliarik, M.; Homola, J. Sens. Actuators B 2008, 134 (2), 353.doi: 10.1016/j.snb.2008.06.011

    18. [18]

      Yanase, Y.; Sakamoto, K.; Kobayashi, K. Opt. Mater. Express 2016, 6 (4), 1339. doi: 10.1364/OME.6.001339

    19. [19]

      Knobloch, H.; Woigk, S.; Helms, A.; Brehmer, L. Appl. Phys.Lett. 1996, 69 (16), 2336. doi: 10.1063/1.117516

    20. [20]

      Beusink, J. B.; Lokate, A. M.; Besselink, G. A.; Pruijn, G. J.; Schasfoort, R. B. Biosens. Bioelectron. 2008, 23 (6), 839.doi: 10.1016/j.bios.2007.08.025

    21. [21]

      Andersson, O.; Ulrich, C.; Björefors, F.; Liedberg, B. Sens.Actuators B 2008, 134 (2), 545. doi: 10.1016/j.snb.2008.05.042

    22. [22]

      Zhang, P.; Liu, L.; He, Y.; Shen, Z. Y.; Guo, J. Appl. Opt. 2014, 53 (26), 6037. doi: 10.1364/AO.53.006037

    23. [23]

      Shen, G. Y.; Chen, Y.; Zhang, Y. M.; Chen, Y.; Cui, J. Prog.Chem. 2010, 8, 1648. [申刚义, 陈义, 张轶鸣, 崔箭. 化学进展, 2010, 8, 1648.]

    24. [24]

      Shen, G. Y.; Han, Z. Q.; Liu, W.; Chen, Y. Chem. J. Chin. Univ. 2007, 28 (9), 1651. [申刚义, 韩志强, 刘巍, 陈义. 高等学校化学学报, 2007, 28 (9), 1651.] doi: 10.3321/j.issn:0251-0790.2007.09.032

    25. [25]

      Smith, A. R. AcmSiggr. Comp. Graph. 1978, 12 (3), 12.doi: 10.1145/965139.807361

    26. [26]

      Zhang, Z.; Liu, J.; Lu, D. F.; Qi, Z. M. Acta. Phys. -Chim. Sin.2014, 30 (9), 1771. [张喆, 刘杰, 逯丹凤, 祁志美. 物理化学学报, 2014, 30 (9), 1771.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201407071

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  3
  • 文章访问数:  318
  • HTML全文浏览量:  44
文章相关
  • 发布日期:  2017-01-13
  • 收稿日期:  2016-12-01
  • 修回日期:  2017-01-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章