[发明专利]基于适体变构效应的微型光纤表面等离子共振传感器

说明书

本发明提供了一种基于适体变构效应的微型光纤表面等离子共振传感器及检测系统与检测方法，所述传感器包括光纤SPR传感器主体和SMA连接器，所述光纤SPR传感器主体为一根光纤，该光纤的两端分别安装有一个SMA连接器；所述光纤包括从内向外依次分布的纤芯、包层以及涂覆层；所述光纤上设置有传感区域，所述传感区域包括从内向外依次分布的纤芯、粘结层、金膜层、自组装分子层、适体特异性识别层和流体运输层，所述流体运输层两端插有流体运输管；所述检测系统包括微型光纤表面等离子共振传感器、光源、光谱仪和计算机；通过建立不同浓度的生物分子与共振波长之间的线性关系进行CRP检测。

技术领域

本发明涉及生物医学传感器技术领域，尤其是一种基于适体变构效应的微型光纤表面等离子共振传感器及检测方法。

背景技术

表面等离子体共振(surface plasmon resonance，SPR)生物传感器，是基于生物分子在识别并形成复合物过程中，引起界面折射率变化与一定波长的入射光在界面形成的反射光衰减程度存在直接相关性的原理而研制的一种光学检测仪器。表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器，与传统的电化学传感器相比较，具有检测速度更快、更易于操作等特点。目前，市场上以Biacore系列的SPR分析仪器为主导，该仪器将能特异性识别待测物的检测分子修饰在传感器表面，当样本溶液流过传感器芯片表面时，若样本中的待测物分子与检测分子发生特异性反应，将会引起传感器表面的物质质量(厚度)发生变化，表面折射率也会发生相应的变化，从而影响SPR信号。

表面等离子体共振，是由金属薄膜的光学耦合产生的一种物理效应。当光束以临界角从光密介质射入到光疏介质中时，会发生全反射现象，此时，如果光疏介质中的倏逝波的传播常数与金属膜内表面电子(即等离子体)的传播常数相互匹配，就会引起电子共振，即发生表面等离子共振。此时，入射光的部分能量被吸收，并在反射光谱上出现一个最小值，即共振峰。共振峰的位置随金属膜表面待测物的折射率变化而变化，通过建立数学模型，推算出待测介质的折射率，即可换算出待测介质的浓度。在生物分子的研究和检测方面，通过在金属表面修饰不同的物质，可以特异性吸附生物分子，当它们发生相互作用时产生的化学变化，将导致传感器表面折射率变化，然后再将光信号转化为电信号，从而达到定量分析生物分子浓度的目的。

然而，现有的商用化SPR仪器大多数是基于棱镜耦合式结构，相对于光纤SPR传感器，虽具有较高的灵敏度，但是光学和机械零件繁多且成本高昂，尤其是难以实现系统的小型化，因此，近年来一些研究人员将目光转移向了基于光纤的SPR传感器，并取得了一些进展。

C-反应蛋白(C-Reactive Protein，CRP)在人体内的含量变化，相对于影像学检测或临床症状可以较早表征患者疾病病情，并且CRP的检测样本采集简便，检验过程操作简单、快速，因此，该方法适用于炎症相关疾病的发现和筛查。但是，对于现有的、普通的基于抗原-抗体作用的亲和型光纤SPR传感器，由于抗体分子本身质量较大，当CRP与抗体结合时，传感器表面附近的折射率变化不足以引起共振波长的较大变化，也就是说，基于抗原-抗体作用的亲和型光纤SPR传感器的无标签检测方法得到的传感器响应过于微弱，因此，通过现有的反射光谱相关检测设备，在每次检测操作中，需要额外的信号增强标签对传感器的响应信号进行放大，因此提高了检测成本，并且其操作复杂，无法实现大规模推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于适体变构效应的微型光纤表面等离子共振传感器。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种具有上述微型光纤表面等离子共振传感器的检测系统。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种应用上述微型光纤表面等离子共振传感器的CRP检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：