[发明专利]一种基于空心光子晶体光纤的聚集诱导发光生物传感器

说明书

本发明公开了一种基于空心光子晶体光纤的聚集诱导发光生物传感器，由注射器、橡胶软管、石英套管、空心光子晶体光纤、多模光纤、光纤适配器、光谱分析仪、紫外灯和遮光箱组成；其中空心光子晶体光纤一端包层空气孔塌陷，只留下中心空气孔，空心光子晶体光纤中心空气孔填充有聚集诱导发光生物分子溶液。利用熔接机放电的选择性塌陷工艺，对空心光子晶体光纤实现包层空气孔封闭，并通过压力差法对纤芯空气孔填充含有聚集诱导发光分子的溶液，制成光纤生物传感器；然后采用紫外光侧面激发的方式，在光谱仪中接收荧光信号。分析荧光信号的波长和强度变化，可以得到样品溶液中生物分子信息。为聚集诱导发光生物检测技术提供了一种成本低、信噪比高、灵敏度高的新方法，在生物医学及药物筛选方面具有重要的研究意义。

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，特别涉及一种基于空心光子晶体光纤的聚集诱导发光生物传感器。

背景技术

荧光生物探针是分析传感领域强大的工具，它实现了生物被分析物在分子层面上的可视化，其灵敏度由被分析物结合荧光分子前后的荧光亮度与荧光对比度决定。典型的聚集诱导发光荧光分子具有螺旋桨形的旋转子结构，这种结构在溶液中作为单个分子存在时发射微弱的荧光，一旦聚集，则由于分子内的旋转被抑制而表现出强荧光，并且具有分子浓度越高发光越强的特点，克服了传统荧光分子在高浓度或聚集态时发生荧光淬灭的干扰，大大提高了荧光分子对生物被分析物的标记。目前，各研究机构对聚集诱导发光荧光探针的实验研究，主要利用荧光光谱仪和荧光显微镜完成。这两种检测系统的共同缺点是系统造价高、体积大，并且生物被分析物必须脱离生物体本身并置于样品池中方能实现检测，灵活性差。

光纤传感器具有体积小、速度快、实时处理能力强、灵敏度高等诸多优点，特别是光纤材料具有很好的生物亲和性，对活体损伤小，不会引起排斥反应，非常适于生物医学检测及临床医学诊断等应用。由于光纤可将接收到的荧光信号几乎无损失地传送至光谱分析仪中，并且其“封闭”式的光传输通路使荧光信号免受环境光影响，因此，基于光纤的荧光检测技术，具有信噪比高，灵敏度高的优势。随着微加工技术的发展，对微结构光纤中特定空气孔实现选择性填充进一步提高了器件制作的灵活性。微结构光纤灵活的结构及材料参数，可满足任意波段和溶液特性的荧光检测，其良好的设计柔性与制备可控性，在生物传感方面具有良好的应用前景。

发明内容

针对目前基于聚集诱导发光荧光探针的检测主要利用荧光光谱仪和荧光显微镜所造成系统造价高、体积大、灵活性差等不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小、成本低、所需样品少的光纤聚集诱导发光传感装置，其实际检测具有高灵敏度、高信噪比、使用灵活的特点。该全光纤结构传感器件所需溶液为纳升（nL）量级，可以制成高性能传感器。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于空心光子晶体光纤的聚集诱导发光生物传感器，其特征在于：由注射器（1）、橡胶软管（2）、石英套管（3）、空心光子晶体光纤（4）、光纤适配器（5）、多模光纤（6）、光谱分析仪（7）、紫外灯（8）和遮光箱（9）组成；其中空心光子晶体光纤（4）左端包层空气孔塌陷，只留下中心空气孔（10），空心光子晶体光纤（4）内部中心空气孔（10）填充有聚集诱导发光生物分子溶液（11），橡胶软管（2）上端与注射器（1）连接，橡胶软管（2）下端与石英套管（3）上端连接，空心光子晶体光纤（4）左端与石英套管（3）下端连接，右端与光纤适配器（5）左端连接，光纤适配器（5）右端与多模光纤（6）左端连接，多模光纤（6）右端与光谱分析仪（7）连接，遮光箱（9）完全覆盖空心光子晶体光纤（4）和紫外灯（8）。实验具体步骤如下：利用熔接机放电的选择性塌陷工艺，对空心光子晶体光纤（4）一端实现包层空气孔封闭，通过橡胶软管（2）和石英套管（3）搭建填充通道，并通过注射器（1）加压对中心空气孔（10）填充聚集诱导发光生物分子溶液（11），制成光纤生物传感器；然后采用紫外光侧面激发填充区域的方式，在光谱仪（7）中接收荧光信号。分析荧光信号的波长和强度变化，可以得到样品溶液中生物分子信息。

所述的空心光子晶体光纤（4）是丹麦NKT公司的HC-532-02型光纤。

所述的紫外灯（8）出光波长为365nm。