[实用新型]一种微纳光纤多环微腔的生物传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物技术领域，特别涉及一种基于微纳光纤多环微腔的生物传感器。

背景技术

生物传感技术的快速发展已经打开了生物学研究的新纪元，在疾病控制、药物开发、环境监测、食品安全等领域具有广阔的应用前景。传统的生物分子探测是使用荧光标记来实现的，但需要事先知道目标的存在，目标分子必须被修改结合到标记物上。荧光标记技术是将荧光染料共价结合在所要研究分子的某个基团上，利用荧光特性来提供相关研究对象的信息。但荧光标记技术需要复杂的标记过程，且标记分子可能对生物分子的功能产生影响。另外每个生物分子上的荧光基团数量很难精确控制，导致无法进行定量的检测。与前述不同，在无标记生物传感技术中，目标分子不需要改变，能够保持其自然活性。检测结果可靠，易于实现定量分析，能够实时地监测分子间的相互作用。无标记光学传感机理是测量由分子相互作用引起的折射率的改变，这与样品浓度或者表面密度有关。传感光信号通常以倏逝波的形式集中在样品表面，以e指数衰减形式进入样品溶液，衰减长度一般为几十到几百纳米。探测信号并没有覆盖到整个样品的体积，因此适于微量样品的检测。当超小探测容量(阿升到纳升)时，无标记光学探测变得十分有吸引力。另外，无标记光学传感器不受电磁波信号的干扰，具有响应速度快、灵敏度高、体积小可以植入细胞中进行探测等优点。

近年，A.M.Armani等人在提出了利用耳语回廊模基微腔实现无标记高灵敏度的生物传感器[Science317,783(2007)]，引起了国内外科学界的重视。光在微腔内循环振荡对目标分子取样多次，解决了探测的特异性和灵敏度等关键问题。但微型环芯等结构的微腔需要通过复杂的光刻技术制作，价格昂贵，灵敏度亦有待进一步提高。微纳光纤制备简单、机械性能良好、损耗低，具有较大的倏逝场，对环境变化响应快，是实现传感的最佳途径之一。

目前大部分微纳光纤传感器都是单环或双环机构，Q值不高，灵敏度欠佳。经实验证明，以空心玻璃管作为支撑，利用微纳米光纤构筑多圈耦合结构的多环微腔，可以实现超高Q值。

实用新型内容

为了克服生物体分子荧光标记技术的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种微纳光纤多环微腔的生物传感器。该传感器具有制备简单、成本低廉、免标记、灵敏度高等优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种微纳光纤多环微腔的生物传感器，包括微纳米光纤多环微腔和生物识别分子层；

所述的微纳米光纤多环微腔表面覆盖有生物识别分子层；

所述的微纳米光纤多环微腔包括缠绕部、信号输入部和信号输出部，信号输入部和信号输出部分别连接于缠绕部的两端；

所述的信号输入部和信号输出部是silica光纤尖锥；

所述的缠绕部包括微纳米光纤和空心玻璃棒；

所述的微纳米光纤表面涂有聚合物层；

所述的聚合物层的聚合物优选为丙烯酸酯聚合物；

所述的生物识别分子层覆盖在聚合物层的表面；

所述的微纳米光纤由聚合物材料通过一步拉制法制备或用silica单模光纤加热拉伸制备；

所述的空心玻璃棒的折射率为1.45；

所述的微纳米光纤的折射率大于或等于1.45，直径为1μm～5μm；

所述的缠绕部分设置为多环结构，其环数优选为2～12；

所述的环距(Λ)为两个相邻环的中心到中心的距离，优选为2～20μm；

本实用新型相对于现有技术，具有如下优点及效果：

(1)本实用新型的生物传感器的多环结构比单环和双环结构Q值更高，性能更加优异，检测精度和灵敏度更高；

(2)本实用新型采用微光纤系统，其利于富集介质微球、细胞、生物分子等；

(3)本实用新型的生物传感器的制作方法，快捷方便，成本低廉且有效；

(4)本实用新型具有精确的中心工作波长、平坦的通带、低损耗、高消光比、大的动态范围；

(5)本实用新型具有体积小、功能强、结构简单的特点；

(6)本实用新型采用高Q值的聚合物微纳米光纤多环微腔，根据目标传感器，在其表面标记生物识别分子层，应用于无标记生物传感器灵敏度高，有较好的效果。

附图说明

图1是微纳光纤多环微腔的生物传感器的实例图；其中，1-1是微纳米光纤；1-2是信号输入部；1-3是信号输出部；2是空心玻璃棒；3是生物识别分子层；4是待测目标分子。

图2是实施例2的微纳米光纤多环微腔的生物传感器的透射谱图。

具体实施方式