基于导模共振效应的免标记DNA生物传感器

孙光瑀，曹曙桦，李 瑞，王 琦

（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

导模共振（guide mode resonance, GMR）是入射光受到衍射调制与波导层固有模式发生共振的现象。当结构折射率或参数变化时，其共振都会受到很大影响。作为生物传感器中的一类，免标记生物传感器因无需对待测物进行标记或衍生，不会对样品产生化学或物理破坏越来越受到大家的重视[1-2]。同时低成本、便捷实时也逐渐成为了生物传感器研究的重点发展方向。因此随着纳米加工技术的发展，导模共振生物传感器逐渐成为科研人员关注的焦点，因其结构简单、易于制造且灵敏度高，在实用生物医学、化学等领域成为热点[3-5]。

DNA杂交是确定两个生物体之间遗传相似性的重要方法之一，广泛应用于微生物学、动物学、遗传学、医学诊断[6-7]。在以往的研究中，对DNA单双链的区分通常有两种方法：电化学法、荧光标记法。例如：韩小萍等[8]基于树枝状纳米金修饰电极设计了一种电化学DNA生物传感器，使用电化学指示剂亚甲基蓝对单双链DNA进行区分；杨帆等[9]在鲁米诺-结晶紫能量转移电化学发光体系中再加入碳量子点，使得体系的灵敏度和重现性提高，利用能量转移电化学发光分析法区分单双链DNA。

区别于以往通过标记或电化学方法检测DNA杂交状态，本文设计了一种在可见光波段基于导模共振效应的DNA生物传感器，可以用于检测区分单链 DNA（ssDNA）和双链 DNA（dsDNA），在实际测量中，可以通过与微流控系统结合实现待测介质的注入及流出[10]，使系统实现多路复用，无需标记且可以定量检测，同时导模共振传感器响应极快，因此可以对DNA单双链状态进行快速实时的检测。……