一种光纤生物探针及其制备方法与全血检测方法技术

本发明专利技术涉及生物检测领域，特别涉及一种光纤生物探针及制备方法与应用。本发明专利技术所述光纤生物探针包括光纤纤芯、识别分子层及信号层；所述识别分子层包裹在光纤纤芯表面，所述信号层包裹在识别分子层表面；所述识别分子层为具有生物活性的、与分析物特异结合的单分子层；所述信号层为修饰有信号标记物的分析物。本发明专利技术还提供了一种制备所述探针的方法和全血检测方法。本发明专利技术解决的现有技术中全血检测需要大型精密仪器，检测过程复杂，无法大范围推广的技术缺陷，为全血检测提供了一种操作简单，所需设备少的检测新方法。

Optical fiber biological probe and preparation method thereof and whole blood detection method

The invention relates to the field of biological detection, in particular to an optical fiber biological probe, a preparation method and an application thereof. The biological fiber probe of the invention comprises fiber core, molecular recognition and signal layer layer; the molecular recognition is wrapped on the surface of the optic fiber core, the signal layer wrapped in the surface layer of molecular recognition; molecular recognition layer with biological activity, and analysis of the specific binding to the single molecule layer; the signal layer for modification of analyte signal marker. The invention also provides a method for preparing the probe and a whole blood detection method. The invention solves the existing technology of blood detection in need of large precision instruments, complex detection process, to promote a wide range of technical defects, blood detection provides a simple operation, a new detection method required less equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物检测领域，具体涉及一种光纤生物探针及其制备方法和应用，尤其是用于全血检测。
技术介绍
血液检测是疾病诊断最普遍的手段之一，但迄今为止，受实验手段的限制，绝大多数的血液检测是对病人取血处理后，进行血清检测，取血样量大，而且实验操作过程复杂，往往需要一些价格相当昂贵的精密仪器和设备对检测血液进行沉降、分离等操作的复杂步骤，因此只能在一些大型的医学中心才能实现，无法进一步推广。更为重要的是，在检测之前样品的复杂处理过程对于一些特定病症的待测生物分子、细胞结构或性质往往会带来许多不可避免的影响和检测误差，这将导致诊断的错误，从而导致错误的治疗方案，其后果极其严重。因此，发展可用于全血快速高灵敏检测的新技术和新方法具有重要的科学价值和实际意义。当前，迅速发展的光学检测方法是一种相对简单的方法。目前的光学免疫检测技术主要利用吸收、荧光、光学表面等离子共振(SPR)等实现对分析物的检测。这些方法在非全血体系已经得到了广泛的应用。然而未分离的全血成分非常复杂，主要包括蛋白质、脂类、糖类、酶、胆红素、激素和酮体等物质。因此血液本身具有很强的背景吸收和自发荧光，并且在紫外和可见光区有强烈的散射存在，强烈的光散射效应使得其检测结果存在很大的误差，这极大限制了现有检测技术在全血中的直接应用。因此研发一种高灵敏、能有效降低检测误差的产品，同时发展一种操作简单，所需设备少的全血检测方法是具有重要的科学价值和实际意义。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决上述的技术问题，本专利技术公开了一种光纤探针及其制备方法以及全血检测方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种光纤生物探针，包括光纤纤芯、识别分子层及信号层；所述识别分子层包裹在光纤纤芯表面，所述信号层包裹在识别分子层表面；所述识别分子层为具有生物活性的、与分析物特异结合的单分子层；所述信号层为修饰有信号标记物的分析物。根据散射理论，防止光在血液中传播可以有效消除散射。光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，具有容量大、传输损耗小、不受电磁干扰、体积小重量轻的优点。以光纤纤芯作为探针的载体，可防止光在血液中传播，消除光散射效应。光纤纤芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用的光纤纤芯的直径为8.3μm、62.5μm、50μm、100μm等。本专利技术所述光纤生物探针中，所述光纤纤芯的光纤纤芯直径优选为400-1000μm。进一步的，所述光纤纤芯表面修饰活性基团，以利于结合识别分子。在一些实施方案中，所述光纤纤芯表面修饰有醛基。对于血液的检测体系，近红外区内背景吸收和荧光干扰最小，因此本专利技术所述光纤生物探针中所述信号标记物优选为近红外发光材料。进一步更优选的，所述信号标记物为纳米SERS标记物。纳米SERS标记物具有更好的多元标记能力，发光稳定，且具有更高的灵敏度。本领域技术人员可以理解，本专利技术所述分析物可以为疾病的特异性标志物，如乙肝、癌症标志物，以及前列腺等各种能用免疫反应来表征的物质等。优选的，所述分析物为甲胎蛋白、癌胚抗原。本专利技术还提供了一种光纤生物探针的制备方法，光纤纤芯经表面清洁后浸入到分析物的识别分子溶液中浸泡，获得识别分子层，然后浸入到修饰有信号标记物的分析物分子溶液中浸泡，包裹修饰有信号标记物的分析物分子即得。其中，所述表面清洁优选为光纤纤芯经甲醇与盐酸的混合液浸泡后水洗，N2吹干。作为优选，所述甲醇与盐酸的混合液中甲醇与盐酸的体积比为1:1。作为优选，所述甲醇与盐酸的混合液浸泡的时间为30min。作为优选，本专利技术所述制备方法还包括在所述光纤纤芯表面修饰活性基团的步骤。如在纤芯表面修饰上活性基团醛基，然后和分析物的识别分子上的氨基反应，把分析物的识别分子共价固定在纤芯的表面。本专利技术所述制备方法，将所述的表面清洁干净的光纤纤芯浸入到分析物的识别分子溶液中浸泡，获得识别分子层，即在光纤纤芯表面完成识别分子层的制备。其中浸泡时间依赖分析物的识别分子溶液浓度，以达到饱和吸附为止。在一些实施方案中，将所述的表面清洁干净的光纤纤芯浸入到浓度为1mg/mL分析物的识别分子溶液中，4℃浸泡2小时。在浸泡后还包括清洗的步骤，以去除未结合的分析物的识别分子。在一些实施例中，所述光纤纤芯在分析物的识别分子溶液中浸泡后取出用PBS清洗1-3次。本专利技术所述制备方法，将所述包裹了分析物的识别分子层的探针浸入修饰有信号标记物的分析物分子溶液中浸泡包裹修饰有信号标记物的分析物分子，即在光纤纤芯表面完成分析物分子层的制备。同样，在修饰有信号标记物的分析物分子溶液中的浸泡时间也依赖修饰有信号标记物的分析物分子溶液浓度，以达到饱和吸附为止。在一些实施方案中，将所述包裹了分析物的识别分子层的探针浸入到浓度为1mg/mL修饰有信号标记物的分析物分子溶液中，4℃浸泡2小时。在浸泡后用PBS清洗以去除未结合的修饰有信号标记物的分析物分子。本专利技术所述光纤生物探针可以有效降低全血本身背景吸收和自发荧光的噪音，可用于全血检测。因此本专利技术还提供了一种全血检测方法，将本专利技术所述分析物的光纤生物探针加入到待测全血样品中，拉曼光谱检测。本专利技术利用分析物和识别分子的特异性相互作用可将带有信号标记物的分析物固定在光纤探针的表面构建光纤生物探针，将所述光纤生物探针浸入全血溶液，经检测溶液中的分析物与光纤生物探针中带有信号标记物的分析物的竞争反应，把带有信号标记物的分析物从光纤探针表面置换下来，使得光纤生物探针表面的带有信号标记物的分析物减少，该分析物量的变化通过拉曼光谱强度变化观察到，可以有效判定全血溶液中分析物的存在与否，以及分析物含量的多少，用于全血中分析物的定性及定量检测作为优选，所述分析物为甲胎蛋白、癌胚抗原、乙型肝炎表面抗原、乙型肝炎表面抗体、乙型肝炎E抗原、乙型肝炎E抗体、乙型肝炎核心抗体、抗双链脱氧核糖核酸抗体、EB病毒衣壳抗原抗体、结核抗体、C-反应蛋白。由上述技术方案可知，本专利技术提供了一种光纤生物探针及其制备方法与应用。本专利技术所述光纤生物探针包括光纤纤芯、识别分子层及信号层；所述识别分子层包裹在光纤纤芯表面，所述信号层包裹在识别分子层表面；所述分子层为具有生物活性的、与分析物特异结合的单分子层；所述信号层为修饰有信号标记物的分析物。本专利技术所述光纤生物探针可以有效降低全血本身背景吸收和自发荧光的噪音，可用于全血检测，同时所述光纤生物探针制备方法简单。本专利技术所述全血检测的方法将本专利技术所述分析物的光纤生物探针加入到待测全血样品中，拉曼光谱检测。本专利技术所述全血检测的方法克服了已有检测方法在进行血液检测时，实验操作过程复杂，需要价格相当昂贵的精密仪器和设备对检测血液进行沉降、分离等操作的复杂步骤，对待测全血样品无特殊要求，可直接测量全血样品，全血样品用量少。同时本专利技术所述全血检测的方法可以通过拉曼光谱仪系统直接观察到全血样品中目标分析物分子的存在与否，实时检测生物分子作用的动力学过程，操作简单，广泛适合小型医院推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1示光纤生物探针的结构和检测示意图；图2示光纤生物探针检测血液中甲胎蛋白(AFP)的标准曲线，其中曲线(正方形)1为在P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤生物探针，其特征在于，包括光纤纤芯、识别分子层及信号层；所述识别分子层包裹在光纤纤芯表面，所述信号层包裹在识别分子层表面；所述识别分子层为具有生物活性的、与分析物特异结合的单分子层；所述信号层为修饰有信号标记物的分析物。

【技术特征摘要】
1.一种光纤生物探针，其特征在于，包括光纤纤芯、识别分子层及信号层；所述识别分子层包裹在光纤纤芯表面，所述信号层包裹在识别分子层表面；所述识别分子层为具有生物活性的、与分析物特异结合的单分子层；所述信号层为修饰有信号标记物的分析物。2.根据权利要求1所述的光纤生物探针，其特征在于，所述光纤纤芯直径为400-1000μm。3.根据权利要求1所述的光纤生物探针，其特征在于，所述光纤纤芯表面修饰有醛基。4.根据权利要求1所述的光纤生物探针，其特征在于，所述信号标记物为纳米SERS标记物。5.根据权利要求1所述的光纤生物探针，其特征在于，所述分析物为甲胎蛋白、癌胚抗原、乙型肝炎表面抗原、乙型肝炎表面抗体、乙型肝炎E抗原、乙型肝炎E抗体、乙型肝炎核心抗体、抗双链脱氧核糖核酸抗体、EB病毒衣壳抗原抗体、结核抗体、C-反应蛋白。6.一种光纤生物探针的制备方法，其特征在于，光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友林，薛彬，常钰磊，涂浪平，刘晓敏，孔祥贵，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22