[发明专利]基于简化微结构光纤的超灵敏NO传感器

说明书

本发明公开了一种用于检测生物体内NO浓度的传感光纤，该传感光纤上具有开放孔道，且开放孔道的表面采用化学键合的方式固定NO荧光探针，该NO荧光探针为键合在开放孔道上的量子点，量子点为含有Cd元素的半导体量子点。对光纤的开放孔道表面进行功能化(羟基化和硅烷化)，使其表面具有可以和NO荧光探针发生化学键合的基团，直接将NO荧光探针固定在开放孔道表面。可以有效解决通常采用借助于静电作用、范德华力等物理方法产生的荧光探针易泄漏、分离等问题。本发明选用的NO荧光探针是自制的一类高性能的半导体量子点(CdTe量子点，CdS量子点，CdTe/CdS核壳结构量子点)，大大提高了NO传感器的稳定性和灵敏度。

技术领域

本发明属于生物检测及临床医学检测技术领域，涉及一种用于检测生物体内NO浓度的微型光纤生物传感器，特别涉及了一种NO荧光探针的制备。

背景技术

一氧化氮(NO)作为一种独特的血管活性物质，参与和介导中枢神经系统多种生理过程以及病理过程，是生物体内一种重要的信使分子和效应分子。NO水平可以作为研究神经、免疫、消化等多种生理功能，以及心脑血管、糖尿病、肿瘤、肥胖等多种疾病病理的重要指标之一。若能实现对人体内NO含量的直接测定，就可以揭示NO调控若干重要疾病生理、病理过程的机制，并能通过NO供体药或酶抑制剂来调节体内NO水平，这对人类多种疾病早期诊断和治疗具有极为重要的意义。

NO是自由基小分子气体，其结构简单又极不稳定，具有脂溶性，能自由地通过细胞膜，实验发现对人体内NO的浓度检测具有极大的困难。这是因为在正常情况下，NO量是很少的，平均每个细胞仅释放1～200attomol(1attomol＝10^-18mol)，而且代谢太快(半衰期5～60s)，获得样本后再检测很难反映当时NO的表达情况。目前，检测NO浓度分两种方法：(1)间接检测方法，利用NO合成酶诱导检测其代谢产物亚硝酸或亚硝酸酯。由于合成酶的诱导表达和代谢产物的生成需要一定的时间，因此检测合成酶及代谢产物的浓度不能完全反映当时NO的浓度。(2)直接检测法，包括：电子顺磁共振波谱法(EPR)、化学发光法、质谱法、荧光法、电化学传感器等。前三种检测方法普遍灵敏度较低、操作繁杂、样品处理要求高、费时长且成本高；后两种虽然方法可以实时监测NO浓度，但是制备工艺要求很高、信号检测系统复杂、稳定性较差等，其实际应用受到了极大的限制。

光纤生物传感技术是近十几年来兴起的一种高灵敏度、可进行远距离实时分析的微量分析技术。光纤生物传感器是选择性地将分析对象的生物信息，连续转变为分析仪器易测量的光学信号的分析测量装置，可以对单(多)种对象进行实时、在线检测，已成为各种生物量、分子、离子的重要检测手段。它具有检测精度高、响应快、抗干扰能力强等特点。经过多年的发展，通过在光纤端部修饰NO识别敏感层(即传感层)，研制的光纤NO传感器取得了实质性的进展。

目前，文献报道的光纤NO传感器种类很多且涉及多种学科的交叉，主要包括：化学发光型、吸收型和荧光型等。相比其它类型的光纤NO传感器，荧光型光纤NO传感器灵敏度更高、响应更快、也更利于商品化，是实现NO高灵敏度实时快速检测的有效手段之一。然而，现有荧光型光纤NO传感器普通存在的以下问题：1、相对生物体内NO水平，检测灵敏度低。通常是在光纤端部固定NO识别敏感层，由于光纤端面有效面积小，荧光探针的负载量有限；而且荧光信号是由光纤端面的倏逝场所激发产生，一般情况下倏逝场的能量较小造成了其激发的荧光信号也比较微弱，传感器的灵敏度受到了较大限制。2、缺乏对分析物高选择性的识别能力。目前应用最为普遍的NO荧光探针是有机染料，在大多数情况下它们的激发光谱都较窄，其荧光特征谱又较宽且强度低；最严重的缺陷还是光化学稳定性差、光漂白与光解，造成光纤NO传感器稳定性差。3、检测对象和传感探头由于处在开放的环境中，在分子扩散作用影响下，荧光探针易泄漏，导致传感器稳定性能较差。