[发明专利]复合增强型光纤生物传感器及生物蛋白分子浓度检测方法

说明书

本发明公开了一种复合增强型光纤生物传感器及生物蛋白分子浓度检测方法，传感器包括光纤、第一适配体蛋白分子和第二适配体蛋白分子；光纤刻有倾斜光纤光栅，其侧面镀制一层厚度均匀的金属薄膜，形成光纤传感探针；第一适配体蛋白分子修饰固化在金属薄膜上自组装成单分子膜；通过第一适配体蛋白分子与待测生物蛋白分子的特异性结合，将待测生物蛋白分子固定到金属薄膜表面；第二适配体蛋白分子标记有纳米金属颗粒。本发明利用长程型等离子体共振波与纳米金属颗粒产生的局域等离子体共振相互作用，使光纤表面共振电场得到增强，从而分子之间的特异性结合信号得到放大，不仅大大提高了检测极限，而且这种改进方式简单易于实现，检测效果也非常稳定。

技术领域

本发明涉及一种光纤生物传感器，尤其是一种复合增强型光纤生物传感器及生物蛋白分子浓度检测方法，属于光纤生物传感器设计领域。

背景技术

光纤(即光导纤维)作为一种光信号传导的工具，因其具有低损耗、宽频带、抗干扰能力强、成本低、重量轻等优势而被广泛运用于信息传输领域，逐渐取代损耗大而又高成本的传统铜线电缆通信方式。在光纤中不仅可以传导光信号，还可以对光纤进行机械加工，使其自身成为传感元件，或者与敏感元件组合做成各种类型的传感器，从而应用于传感检测领域。光纤传感器的工作原理是通过光纤将光源的光输送到检测调制区，光与待测样品相互作用使光的属性(如波长、强度、相位和频率等参数)发生改变，输出光再经过解调后，可以获得待测样品的相关参数。光纤传感器已经被运用到各个领域，例如应用于电力传输系统的光纤温度传感器，应用于塔形牢固性监测的光纤振动传感器，应用于桥梁大坝、深井油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器，应用于化学物质及药物医学检测的光纤生物传感器。在这些光纤传感应用中，生物检测领域的应用发展时间还比较较短，但这些技术在国内外已经被广泛应用于医学研究检测，比如应用于胰岛素、葡萄球菌肠毒素的检测，人体细胞中的红细胞和T淋巴细胞核粒细胞的检测，牛血蛋白、甲胎蛋白的检测等。

与传统的电化学类型生物传感器相比，光纤生物传感器具有明显优势明显具有以下几点优势：

1)传感器探头直径小，可微型化处理且方便操作。光纤紧凑的结构可以使传感器应用于测量难以接近的区域，甚至有希望实现活体体内的实时测量。

2)灵敏度高。可与传统电化学检测方式的灵敏度相比拟。

3)无毒性，化学稳定性和热稳定性好，对生物体不会产生不良作用。

4)抗电磁干扰能力强。由于光纤是由二氧化硅制作成的，本身具有良好的电磁场屏蔽特性，且光纤生物传感器工作时无电流产生，周围的电磁场不会干扰到光信号的正常运作。

5)可实现在线实时、远距离检测。光纤具有低损耗特性，即使经过长距离传输也几乎不会有衰减，通过实时观察变化量，可以实现远距离地实时监测。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种复合增强型光纤生物传感器，该传感器需要在激发长程型表面等离子体共振效应的金属薄膜表面修饰生物敏感膜作为特异性识别的载体，通过同样修饰了生物敏感材料的纳米金属颗粒产生的局域等离子体共振与长程型表面等离子体共振相互作用使电场增强，不仅大大提高了检测极限，而且这种改进方式简单易于实现，检测效果也非常稳定。

本发明的另一目的在于提供一种生物蛋白分子浓度检测方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

复合增强型光纤生物传感器，包括光纤、第一适配体蛋白分子和第二适配体蛋白分子；所述光纤刻有倾斜光纤光栅，其侧面镀制一层厚度均匀的金属薄膜，形成光纤传感探针；所述第一适配体蛋白分子修饰固化在金属薄膜上自组装成单分子膜；通过第一适配体蛋白分子与待测生物蛋白分子的特异性结合，将待测生物蛋白分子固定到金属薄膜表面；所述第二适配体蛋白分子标记有纳米金属颗粒；将偏振光通入光纤中，利用长程型表面等离子体共振波对外界环境变化敏感的特性，对待测生物蛋白分子与第二适配体分子的特异性结合进行检测。