高靈敏度之創新積體光波導表面電漿子共振(SPR)生物感測器之設計與研製 (III)

Abstract

本計畫之目的在延續92、93年度之計畫，進行第三年之研究，開發高靈敏 度之創新積體光波導表面電漿子共振(surface plasmon resonance, SPR)生物感測 器，並應用於生物分子交互作用之即時分析。在創新結構之抗諧振反射光波導 (antiresonant reflecting optical waveguide, ARROW)表面鍍以可產生表面電漿子 共振之金屬(如Au、Ag、Cu、Pt等)，設計光波導模態與其金屬界面間表面電漿 子共振模態適當匹配，使於光波導中傳輸之光訊號，傳輸至鍍有金屬之區域時 ，耦合至表面電漿子共振波，因生物分子間的交互作用造成介質折射係數改變 ，使其耦合狀態改變，輸出光訊號因而變化，以檢測待測生物分子之即時反應 。對於不同生物分子反應感測，配合所鍍之金屬材料不同，其元件結構、最佳 化狀態、固定化生物分子(immobilize)技術與感測性能亦隨著不同。本計畫針對 合宜之金屬如Au、Ag、Cu、Pt等同時作不同程度的探討，其固定化生物分子技 術，將在生物科技系袁俊傑教授之共同主持與該系研究生共同參與下進行。 SPR感測方式，積體光波導靈敏度比傳統稜鏡者高。抗諧振反射光波導為 近幾年新開發的積體光學元件，其優點另有(1)與單模光纖尺寸及折射係數匹 配、(2)可製作在高折射係數基片上、和(3)擁有單模低傳輸損耗的特性等。 92年度設計了Au、Ag金屬之抗諧振反射光波導SPR感測器，發表了成果，並穫 得專利；93年度計畫執行五個月，已初步製作了Au金屬之抗諧振反射光波導 SPR感測器，對水中alcohol及glucose濃度變化分別作了檢測；生物分子交互 作用部份，以biotin抗原在氧化層上固定化，對辣根標記鏈親合素 (streptavidin/HRP) 抗體與其接合反應也作了檢測，皆顯示了元件的功能。 期待年度完成，在此課題有良好的成果。本第三年度更深入延續本計畫成果 ，除製作Au金屬之抗諧振反射光波導SPR感測器，也將製作Ag金屬者，並改善 製作條件，使理論之高靈敏度具體化，同時作更多樣之生物分子反應感測探 討，期能在此跨生物、光電領域之課題邁向卓越。