组成图示
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传感器类型
其他（LSPR生物传感器）
检测对象
牛血清白蛋白（BSA，PBS 缓冲液）、链霉亲和素（streptavidin, SA，PBS 缓冲液）
检测原理
传感器基于金纳米孔的局域表面等离子共振（LSPR）。当 BSA 物理吸附或链霉亲和素（SA）与表面生物素特异性结合时，纳米孔周围局部介电常数/折射率升高，导致 LSPR 消光峰向长波方向移动。金纳米孔的锥形截面使等离子场集中在孔缘，增大有效生物分子结合面积，从而增强峰位移。检测时用 UV-Vis 光透过样品，光纤光谱仪记录 200–900 nm 消光光谱，以 LSPR 峰波长变化作为信号。结合量越大，局部介电变化越强，峰位移越大；BSA 吸附产生 27 nm 红移，SA 结合产生 11 nm 红移。
检测灵敏度
LSPR灵敏度: 36 nm/RIU；BSA吸附LSPR红移: 27 nm；链霉亲和素结合LSPR红移: 11 nm；有效链霉亲和素量: 21.3 fMol/sample
效应效果
控制实验显示水、乙醇和 PBS 孵育不引起 LSPR 光谱变化，排除溶剂干扰。BSA 吸附后峰红移 27 nm，经 PBS、乙醇和去离子水冲洗及超声后峰部分恢复至 579.5 nm 和 575 nm，证实为物理吸附；不同位置测量标准偏差较高，说明去除不完全且分布不均。生物素—链霉亲和素体系中，SA 结合后红移 11 nm，冲洗仅蓝移 3 nm，表明特异性化学键合。BSA 位移为先前金纳米孔实验的 4 倍；有效 SA 量为 21.3 fMol/sample，约为银纳米三角形 LOD 7.6 fMol/sample 的 3 倍。UV 处理后可重新生物素化，样品可重复使用，适合低成本、高通量芯片化应用。
传感器的构成
- 基底：400 玻璃晶圆（glass wafer），经硅离子植入并切割为 7.5 mm×10 mm 芯片，提供支撑与电荷分散基础
- 模板分散层：PDDA（聚二烯丙基二甲基氯化铵）溶液滴涂，提供静电作用以均匀分散 PS 纳米球
- 光刻模板：110 nm 聚苯乙烯（PS）纳米球，作为纳米球光刻模板，去除后形成金纳米孔
- 换能纳米层：40 nm 金（Au）膜，热蒸发沉积于 PS 纳米球上，去除模板后形成金纳米孔并产生 LSPR
- 识别功能层：生物素化硫醇（biotinylated thiol）自组装单层，用于特异性捕获链霉亲和素（SA）
- 信号响应层：牛血清白蛋白（BSA）或链霉亲和素（SA）结合/吸附，改变纳米孔周围局部介电常数
- 信号读出：Ocean Optics 光纤光谱仪，测量 200–900 nm 消光光谱并读取 LSPR 峰位移
中文摘要
局域表面等离子共振（LSPR）因对分子吸附引起的局部折射率变化高度敏感，已成为潜在化学与生物传感平台。此前实验已证明金纳米孔可产生 LSPR 并用于生物传感。本文利用纳米球光刻（NSL）在玻璃基底上制备了厘米级大面积、均匀分布的金纳米孔阵列，满足规模化生产需求。采用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征纳米孔形貌，并测量其对局部折射率的 LSPR 灵敏度为 36 nm/RIU。该芯片在生物传感中表现出高灵敏度与特异性：牛血清白蛋白（BSA）吸附使 LSPR 消光峰红移 27 nm；生物素—链霉亲和素免疫分析使 LSPR 峰红移 11 nm。该工作为开发低成本、高通量、可靠且稳健的芯片式 LSPR 生物传感器奠定了基础。
英文摘要
Localized surface plasmon resonance (LSPR) has been extensively studied as potential chemical and biological sensing platform due to its high sensitivity to local refractive index change induced by molecule adsorbate. Previous experiments have demonstrated the LSPR generated by gold nanoholes and its biosensing. Here, we realize large uniform area of nanoholes on scale of cm2 on glass substrate by nanosphere lithography which is essential for mass production. The morphology of the nanoholes is characterized using scanning electron microscope and atomic force microscope. The LSPR sensitivity of the nanoholes to local refractive index is measured to be 36 nm/RIU. However, the chip has demonstrated high sensitivity and specificity in biosensing: bovine serum albumin adsorption is detected with LSPR peak redshift of 27 nm, and biotin-streptavidin immunoassay renders a LSPR redshift of 11 nm. This work forms a foundation toward the cost-effective, high-throughput, reliable and robust chip-based LSPR biosensor.