[发明专利]增敏型microRNA光纤传感装置及制作、测量方法

说明书

本发明公开了一种增敏型微小RNA光纤传感装置及制作、测量方法，该装置包括锥形微纳光纤、氧化石墨烯spacer层、纳米硫化铜和DNA探针；锥形微纳光纤的过渡区和均匀区形成干涉结构，作为光纤传感探针与单模光纤熔接；氧化石墨烯spacer层光纤微纳区域侧面上组装成单层膜；纳米硫化铜通过静电吸引作用组装于氧化石墨烯表面；DNA探针通过共价键作用固定于光纤表面；光纤传感探针在DNA探针固定后浸入含有微小RNA的溶液中，并将光源输入到锥形微纳光纤中，利用锥形微纳光纤侧面的倏逝波对外界环境变化敏感的特性，对微小RNA与DNA探针的特异性结合引起的折射率变化进行检测。本发明实现单分子微小RNA的识别和测量。

技术领域

本发明涉及一种光纤传感装置，尤其是一种增敏型microRNA光纤传感装置及制作、测量方法，属于生物医学光传感技术设计领域。

背景技术

microRNA，作为一类内源性非蛋白编码RNA分子，存在于植物、人类和动物组织中，由18-25个核苷酸组成，是广泛存在于真核生物中的一组短小的、不编码蛋白质的单链RNA家族。microRNA的表达具有组织特异性和阶段特异性，即在不同组织中表达有不同类型的microRNA，在生物发育的不同阶段会有不同的microRNA表达。由于人类的大多数疾病与microRNA的无序表达有关，因此，在近年来它开始被作为一种诊断性的生物标志物，其检测在癌症诊断、治疗和预后方面具有重要意义。

由于成熟的microRNA片段小，具有高度保守性(即能在其他种系中找到同源体，家族成员间通常只有一两个碱基的差别)，在细胞中表达水平较低，给其定量检测方法的建立带来困难和挑战。目前传统的临床检测方法主要有Northern杂交、微阵点分析、实时定量PCR等，这些方法程序较为复杂，需要在系统中加入荧光分子等标记物，不适合实时原位的检测要求；而尚处于实验室研究阶段的电化学传感器，其检测极限达到fM量级，但也还不能满足单分子测量的需求。因此，开发操作简单、成本低、具有高灵敏度且能满足单分子测量的microRNA分子传感器具有重要作用。

光纤生物传感器具有满足以上需求的潜质，它小巧、灵活、成本低、抗电磁干扰，但是其灵敏度却还远远达不到单分子检测的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种界面能量增敏型的microRNA光纤传感装置，该装置在微纳光纤干涉仪表面组装石墨烯-纳米硫化铜，作为倏逝波增强的有效载体，再在界面上修饰特定碱基序列的DNA探针作为特异性检测的有效载体，并通过界面能量增强的方法实现传感器增敏，不仅利用光纤本身的固有优势大大降低了成本，而且大幅提高了光纤传感灵敏度，实现光纤传感器对单分子microRNA的序列识别。

本发明的另一目的在于提供一种界面能量增敏型microRNA光纤传感装置的制作方法。

本发明的又一目的在于提供一种基于界面能量增敏型microRNA光纤传感装置的测量方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种界面能量增敏型microRNA光纤传感装置，包括锥形微纳光纤干涉仪1、氧化石墨烯spacer层2、纳米硫化铜3和单链DNA探针4；所述的锥形微纳光纤干涉仪1作为光纤传感探头与外部的单模光纤熔接；所述的氧化石墨烯spacer层2在锥形微纳光纤干涉仪1的侧面上组装成单层膜；所述的纳米硫化铜3通过静电吸引作用组装于氧化石墨烯spacer层2表面，并与氧化石墨烯spacer层2共同构成界面层；所述的单链DNA探针4通过共价键作用固定于界面层的表面；所述的光纤传感探头在单链DNA探针4固定后浸入含有微小RNA的溶液中，并将光源6输入到锥形微纳光纤干涉仪1中，利用锥形微纳光纤干涉仪1的倏逝波对外界环境变化敏感的特性，对微小RNA与DNA探针的特异性结合所引起的折射率变化进行检测。

进一步地，所述的锥形微纳光纤干涉仪1具有一个均匀区以及位于均匀区两端的过渡区，锥形微纳光纤干涉仪1的过渡区和均匀区形成干涉结构。