[发明专利]长程SPR传感器及其制备方法

说明书

本发明公开一种等离子体耦合和双抗夹心免疫共同改性的长程SPR传感器及其制备方法，所述传感器包括侧边抛磨的光子晶体光纤，抛磨后的所述光纤的表面形成U型抛磨区，在所述光子晶体光纤的抛磨面上，由下至上依次包括：无损介质匹配层，贵金属层，偶联剂层，捕获抗体层，抗原层和检测抗体层。本发明利用来源于银膜的长程表面等离子体波和来源于纳米银颗粒的局域表面等离子体波之间的近场电子耦合增强传感器表面电场强度，显著提升了传感器灵敏度，降低了传感器检测限；利用双抗夹心免疫，进一步提高了传感器表面平均折射率变化，从而进一步降低传感器检测限。

技术领域

本发明涉及SPR生物传感器领域，具体涉及一种等离子体耦合和双抗夹心免疫共同改性的长程SPR传感器。

背景技术

基于表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)的光纤生物传感器具有体积小、抗电磁干扰、灵敏度高、免标记检测等优良的传感特性，在免疫分析、物理化学和疾病检测等领域得到了广泛的研究。然而，传统的光纤SPR传感器进一步降低生物分子检测极限的能力有限，这是由于传统表面等离子体波穿透较浅，导致无法有效检测到生物大分子的折射率变化。此外，传统光纤SPR传感器共振光谱中共振谷较宽的半峰宽和低品质因子严重制约了检测精度和检测限。因此，提高SPR传感器性能的方法得到了越来越多的研究。

为了提升传感器性能，目前主要有两种实现方法。第一种是改变SPR传感器膜层结构。例如，在传统SPR传感器的基础上，在基底与金属膜之间增加一层与待测物折射率相近的无损介质匹配层构建长程SPR传感器，这样可以有效减少表面等离子体波的损耗，从而降低传感器半峰宽，提升传感器检测精度。第二种方法是在SPR传感器表面修饰纳米金属材料或者具有大的复介电常数的低维纳米材料。其中，纳米金属材料与SPR传感器中金属层之间的等离子体耦合能够形成局域电磁场增强，从而显著提升传感器灵敏度，降低传感器检测限。

CN109085140A公开了一种高灵敏度光纤SPR生物传感器，它的基本原理是表面等离子体共振，其利用金膜与金纳米粒子之间的耦合效应从而提高传感器的检测灵敏度。然而这种方式中的金纳米颗粒修饰在金膜上侧，使用时极易脱落。为避免这种情况的发生，SPR传感器需要偶联剂链接纳米金粒，导致传感器的性能受到偶联剂的影响，影响检测性能和检测结果的准确性。

为此，需要一款结构简单，检测结果准确性高的光纤SPR生物传感器。

发明内容

为了解决现有光纤SPR生物传感器检测精度和灵敏度较低，检测限高的问题，本发明提出了一种等离子体耦合和双抗夹心免疫共同改性的长程SPR传感器。本发明利用对温度变化不敏感的光子晶体光纤构建传感器使得开发的传感器的测量结果具有更高的准确性；利用折射率接近低浓度生物溶液的有机含氟聚合物构建长程SPR传感器，有效降低了传感器半峰宽，提升了传感器检测精度；利用来源于银膜的长程表面等离子体波和来源于纳米银颗粒的局域表面等离子体波之间的近场电子耦合增强传感器表面电场强度，显著提升了传感器灵敏度，降低了传感器检测限；利用双抗夹心免疫，即利用两种抗体与抗原结合并相互作用，进一步提高了传感器表面平均折射率变化，从而进一步降低传感器检测限。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种长程SPR传感器，包括光子晶体光纤，所述光子晶体光纤的两端分别熔接多模光纤；其中，所述光子晶体光纤为侧边抛磨的光子晶体光纤，抛磨后的所述光纤的表面形成U型抛磨区，所述U型抛磨区的底壁为抛磨面，所述U型抛磨区的侧壁与抛磨面之间的抛磨角度为30度；在所述光子晶体光纤的抛磨面上，由下至上依次包括：

无损介质匹配层，所述匹配层中掺杂纳米金属颗粒，并固化在所述光子晶体光纤的抛磨面上，所述U型抛磨区至少部分暴露并不被所述匹配层覆盖；

贵金属层，其固化在所述匹配层的上表面；

偶联剂层，其固化在所述贵金属层的上表面；