这种生物传感器由一对电极，钛扩散的波导，以及涂覆了人血清白蛋白(HSA)的金纳米粒子的传感区域组成。在共面电极上加电压可以使电场沿Z方向传播，这样就可以通过电光系数r13来调制折射率。
图4 基于电光调制的LSPR生物传感器的设备结构
7．LSPR传感器制作工艺
7.1 基于电光调制的LSPR生物传感器的制作
1020 °C下在衬底上扩散20nm厚的条形钛，整个过程持续6小时，就可形成波导。利用光刻和热蒸发技术制成300nm厚的带有电极的铝膜，电极间距分别为40，60和80μm，对应波导宽度分别是20, 40和60μm。为了防止电极由于液体分析物的增加而短路，在衬底的传感区域上沉积一个4nm长，300nm厚的SiO2开口层。向沸腾的HAuCl4溶液中加入柠檬酸钠即可制取金纳米粒子，粒子直径的平均值是22.64nm，标准差是2.32nm。为了在LiNbO3上固定金纳米粒子，使用羟基团和3氨丙基三甲氧基硅烷对衬底表面的末端分子进行化学修饰。金纳米粒子通过光刻和旋涂选择性沉积在表面上。把经过化学修饰的表面
[108]
浸泡在HSA的磷酸二氢钠溶液中，就可使HSA在纳米粒子表面自合成。完
整的LSPR生物传感器如图4所示。被分析物为β阻滞剂（心得舒），它可以按照1:9配置乙腈和去离子水溶液制取。
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7.2 在玻璃表面固定金纳米棒
80°C下，用RBS洗涤剂清洗玻璃衬底，并使用超声波降解标本10分钟。在用水冲洗干净后，把载玻片放在1:1的甲醇/盐酸溶液中，超声波降解30分钟后，再一次用大量水冲洗，然后使用乙醇冲洗。接下来，将载玻片置于烤箱中在60°C下进行烘干，烘干过程大概需要12小时。在冷却后，将载玻片放在10%的巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)的乙醇溶液中反应15分钟，使玻璃表面形成硫基硅烷自组装单层膜(SAM)结构。将这些经过处理的载玻片在乙醇中彻底清洗并再一次使用超声波降解（每一个载玻片持续5分钟）。最后，把载玻片放入烤箱，保持温度为120°C，烘干过程持续3小时[69,109,110]。
金纳米粒子棒固定在硫基硅烷SAM的玻璃表面上之前，要进行精密离心过滤过程，去除金纳米棒悬浮液中多余的溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)。悬浮液均匀分布在三个管中并在4500rpm下进行30分钟离心（Beckman模式J21-21离心机，配有JS-13.1旋转器），过滤掉一半悬浮物。将纳米棒悬浮液重新悬浮，同时将每个试管中的溶液稀释为30mL，再次离心，过滤所有悬浮物。接下来，将每个试管中的纳米棒悬浮液再次稀释至30mL并悬浮，再一次离心。在过滤悬浮物后，金纳米棒会互相组合，最终可以得到总体积为75mL的水悬浮液，将经过修饰的硫基硅烷玻璃载玻片置于此悬浮液中，约12小时后，即可完成金棒芯片的制备。
7.3 金纳米线表面结合自组装分子 7.3.1 金纳米线阵列芯片的制作
在硅基板上旋涂浓度为1.25%的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液，膜厚约50nm，在150°C下烘烤半小时，去除水气并使PMMA排列定型。使用原子力显微镜(AFM)(Smena-HV, NT-MDT, Russia)进行纳米压印，力学常数为40N/m，探针针尖直径约20nm (NSC15, MikroMasch, Russia)。这个过程主要是在铺有PMMA的硅基板上刻划出纳米凹槽后，用电子枪蒸镀系统。蒸镀时，要先蒸镀厚度约为1nm的钛层，再蒸镀厚度为20nm的金层。制作过程中还要辅助剥离与清洗过程。最后，可以得到线宽小于100nm金纳米线阵列，流程示意图如图5所示。
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图5 金纳米阵列制作流程示意图
7.3.2 自组装分子层结合
在室温下，把制作好的金纳米线阵列芯片浸入浓度为10-3M的十八烷硫醇(ODT)酒精溶液中，经过一段特定时间后取出芯片，立即用酒精清洗并用氮气枪吹干。最后，在空气中用加热板在100°C下烘烤约10分钟，确保残留在芯片上的水分完全去除，进而可以得到表面结合了ODT分子的金纳米线阵列。 7.4 利用NSL技术制作Ag纳米微粒
纳米球光刻术(NSL)是一种纳米加工制造技术。利用这种技术能够控制表面限定的纳米微粒的形状、尺寸和结构（见图6）。利用这种技术合成面宽约为100nm，高为500nm的Ag纳米三角形微粒，并采用LSPR光谱测量法测量微粒的光学特性。纳米微粒的消光波长极大值随吸附物质发生位移，导致靠近纳米微粒表面处的局部反射发生改变。
为制备生物传感用LSPR纳米传感器，首先用自组装单层膜使Ag纳米三角形微粒具备吸附功能；其次利用零长度耦合试剂将生物素共价连接吸附到羧基上。
如图6所示，Ag纳米微粒的制作步骤如下：(1)清洁基片；(2)将单一溶剂聚苯乙烯纳米球滴落覆盖在基片上；(3)烘干六边紧密填充的纳米球单层膜，形成纳米球掩模；(4)Ag蒸发沉积在样品上；(5)在乙醇中进行超声波降解去除纳米球掩模；(6)制备出Ag纳米微粒样品。
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图6 银纳米微粒的NSL加工工序
7.5 银纳米结构薄膜
目前，出现了一种新颖的制作银纳米结构薄膜的方法，在制作过程中，反应溅射AgOx薄膜量较之以往减少了 [110,111]。这种方法具有如下优点：(1)可以在圆片级区域上制作均匀的银纳米结构薄膜；(2)不需要额外加热；(3) AgOx的还原所需时间短。这些优点使得这种方法不单适用于批量生产银纳米薄膜，而且适用于制作低成本的LSPR传感芯片。银纳米薄膜在LSPR生物传感器方面的应用具有很大的潜力，它可以用于检测生物素和链酶亲和素分子间的反应。
通过反应离子刻蚀(RIE)还原AgOx薄膜可以制取银粒子的纳米结构薄膜
[111,112]
。在总压强为0.5Pa的氩氧混合气体（40%氩气，60%氧气）中对纯银靶
(99.99%)进行反应射频磁控溅射，经过抛光的硅晶片上（尺寸为10×10mm2）可沉积一层厚度为50nm的AgOx薄膜。然后AgOx通过两个RIE刻蚀过程被还原为Ag。第一个刻蚀过程在CF4(2sccm)，H2(30sccm)和O2(10 sccm)的混合气流中进行，整个过程持续1分30秒；第二个刻蚀过程在H2(30sccm)和O2(10sccm)的混合气流中进行，整个过程持续8分钟。第一个刻蚀过程让银纳米粒子成核，而第二个刻蚀过程是核的生长过程。 7.6 金纳米井芯片的制作
在金纳米岛芯片上旋涂（在500rpm下持续5秒钟，然后在1500rpm下持续30秒）SU-8100 (Microchem, USA)，涂层厚度为200μm，然后在95°C下前烘100分钟。在波长为365nm处进行紫外曝光（每次能量密度为630mJ/cm2），
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可以形成一个8×8的井(Φ=800μm)阵列图案。在曝光后，在95°C下进行30分钟后烘，然后将其置于SU-8显影液中，进行3分钟弱超声处理，就可以去除井区域不交联的SU-8树脂并使部分井中的金纳米岛表面曝光。图7为金纳米岛井芯片的制作过程原理图。
向金纳米岛芯片表面的井中放入0.2μL不同含量GST-hIL6细胞裂解液，然后将井芯片在25°C下放置在密闭的培养皿中，以防止样品溶液蒸发。然后将芯片用磷酸盐缓冲溶液(PBS)和去离子水彻底冲洗，并用氮气风干。
图7 金纳米岛井芯片的制作过程原理图
8．LSPR传感技术的工艺方法
8.1 光学系统的材料和技术
8.1.1 一种匹配生物传感器的光纤探针的制作
把多模态光纤(G50/125 3002, Fujikura Ltd., Japan) 新切割的端面放在N-s2-氨基乙基3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(SILAACE S320, Chisso Corp., Japan) (50mM)的乙醇溶液及5% 的乙酸溶液中，在室温下浸泡十分钟。用乙醇冲洗光纤，然后放在烤箱里，在120°C下进行硅烷化。在此之后，把光纤浸泡在金纳米粒子的水溶液中。一段时间后金纳米粒子就被固定在光纤的端面上。由于金纳米粒子有超过80%的重现性，因此这个过程大概产生约20%的覆盖范围，这对于目前的用途来说是足够的。
8.1.2金纳米粒子修饰的光学纤维的制备
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