光纤表面等离子体共振免疫传感探针及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种光纤表面等离子体共振免疫传感探针及其制备方法，其中该传感探针包括单模光纤，该单模光纤的两端各熔接一根多模光纤，形成M‑S‑M结构；该传感探针表面沉积有一层纳米薄膜，以作为表面等离子体共振免疫传感的固相载体；且该传感探针经过生物药剂的缓冲溶液固定。本发明专利技术利用对泄露到单模光纤包层里面的光进行检测，避免了对光纤包层的处理。将受体固定于传感器表面，含待分析物的样品流经传感器表面，若流过传感光纤表面的样品中含有与之结合的物质，它们之间发生的相互作用将导致传感膜表面的介质折射率发生改变，最终导致共振波长发生红移，通过检测波长变化，获得被分析物的浓度和特异性等信息。

Optical fiber surface plasmon resonance immune sensing probe and preparation method thereof

The invention provides an optical fiber surface plasmon resonance immunosensor probe and preparation method thereof, wherein the sensing probe includes a single-mode fiber, both ends of the single-mode fiber each weld of a multimode fiber, the formation of M S M structure; the sensing probe is deposited on the surface of a layer of nanometer thin film, as solid carrier surface plasma resonance immunosensing; and the sensing probe through biological agent fixed buffer solution. The invention detects the light inside the cladding of the single-mode optical fiber so as to avoid the treatment of the optical fiber cladding. The receptor is fixed on the sensor surface, containing the analyte sample flows through the sensor surface, if combined with the material flowing through the sensing fiber surface contained in the sample, the interaction occurring between them will lead to refractive index sensing film surface of the rate of change, finally causes the resonant wavelength shift by detecting the change of the wavelength is obtained analysis of concentration and specific information such as the.

【技术实现步骤摘要】
光纤表面等离子体共振免疫传感探针及其制备方法
本专利技术属于光纤传感技术、材料科学、光电子技术以及抗癌药物筛选的交叉领域，具体地说，是基于异质结构光纤上的纳米金薄膜的表面等离子体共振效应，采用宽带光源和光纤光谱仪相结合，从而实现对生物医学中抗癌药物的精确检测和药物筛选。
技术介绍
随着人们生活方式和生活环境的显著变化，癌症已成为威胁人类生命健康的新问题。CD13，目前已被报道在人类肺癌细胞，肝癌细胞和卵巢癌细胞呈高表达，可以作为一种独立肿瘤标记物，新的CD13抑制剂被认为是潜在的抗癌药物。而实现抗癌药物的快速精准筛选对癌症患者的早期诊断，特异性治疗以及术后评估都有着重大意义。而体外检测与诊断是疾病预防、治疗和治疗后康复情况追踪的主要手段和重要前提。为满足体外检测与诊断的需求，需要发展特异、灵敏的分析传感方法。此外，还应该尽可能缩短检测时间、降低检测成本、简化操作，以期实现个体化诊疗。因而亟需发展新的检测技术和传感方法平台来应对这一挑战。若能研发出有效的检测手段对其进行早期监测并实行精准治疗，将能极大提高癌症患者生存率及生活质量。CD13，目前已被报道在人类肺癌细胞，肝癌细胞和卵巢癌细胞呈高表达，可以作为一种独立肿瘤标记物，新的CD13抑制剂被认为是潜在的抗癌药物。而实现抗癌药物的快速精准筛选对癌症患者的早期诊断，特异性治疗以及术后评估都有着重大意义，因此，一种小型，快速，高灵敏性，高稳定性，成本低的抗癌药物筛选传感器就变得尤为重要。目前的生物蛋白检测方法有电致化学发光、化学发光免疫分析法、酶联免疫吸附法、荧光免疫分析，电化学免疫分析法。然而这些方法或多或少存在一些缺陷，如不能抗电磁干扰，成本昂贵，操作复杂，重复性差，需要标记物，生物相容性差，灵敏度低。表面等离子体共振分析法不需要标记，可对分子间的相互作用进行实时检测，已经成为一种成熟的检测生物分子间相互作用的方法，广泛应用于蛋白质组学、受体/配体、/抗体/抗原分子结合、免疫识别、癌症研究和新药筛选等生命科学领域，用于实时和动态研究蛋白质/蛋白质、蛋白质/核酸、新药分子/靶蛋白等生物分子的相互作用过程。光纤表面等离子体共振传感器是利用P偏振光在光纤与金属薄膜界面处发生全内反射时进入金属薄膜内的隐失波(倏逝波)，引发金属中的自由电子产生表面等离子体，当隐失波的波矢与表面等离子体的波矢相匹配时，二者将发生共振，入射光的能量被表面等离子体吸收，透射光强急剧下降，发生SPR现象。为了产生等离子体共振所需的消逝场以及提高传感器的灵敏度，通常采用化学腐蚀或物理抛磨法，制作U型，锥形，D型结构光纤来对生物样品进行在线传感检测，然而，这些传统光纤表面等离子体共振传感器都需要对光纤包层处理作为敏感单元，去包层时容易有包层残留，限制了传感器灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有生物蛋白检测技术的缺点与不足，提供一种基于镀金异质结构光纤表面等离子体共振免疫传感技术，该光纤传感区表面固定生物药剂如CD13作为探针。本专利技术的另一目的在于提供上述光纤表面等离子体共振免疫传感技术的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述光纤表面等离子体共振免疫传感技术的应用。为达上述目的，本专利技术提供了一种基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，该传感探针包括单模光纤，该单模光纤的两端各熔接一根多模光纤，形成M-S-M结构；该传感探针表面沉积有一层纳米薄膜，以作为表面等离子体共振免疫传感的固相载体；且该传感探针经过生物药剂的缓冲溶液固定。接上述技术方案，所述纳米薄膜的厚度为50-120nm。接上述技术方案，所述M-S-M结构的末端镀反射纳米薄膜。接上述技术方案，所述M-S-M结构中单模光纤长度为1cm-3cm。接上述技术方案，所述纳米薄膜为金膜、银膜、钯膜、铜模、铂膜或者合金膜，或者该纳米薄膜为包括基于金属薄膜的石墨烯/二硫化钼结构基底和其他敏感材料薄膜。接上述技术方案，所述生物药剂为癌细胞标记物或者癌细胞标记物对应的抗体，以及其他各种蛋白、DNA等。本专利技术还提供了一种基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针的制备方法，包含如下步骤：(1)首先将一根多模光纤和单模光纤的一端熔接，然后再将单模光纤的另一端和另一根多模光纤熔接，M-S-M结构中单模光纤部分作为传感区域；(2)在M-S-M结构光纤表面沉积一层纳米薄膜作为表面等离子体共振免疫传感技术的固相载体；(3)搭建传感光路，至少包括宽带光源、多模跳线、MSM结构光纤、液体槽、多模光纤耦合器、光纤光谱仪和计算机；(4)在液体槽中注入含有生物药剂的缓冲溶液，对镀膜后M-S-M结构光纤表面进行在线化学修饰，记录表面等离子体共振位移的变化，监测生物探针生物药剂固定的过程，当共振波长不再红移时，探针生物药剂固定过程结束，然后注入缓冲液清洗，洗掉未结合的生物药剂，吹干后，得到光纤表面等离子体共振免疫传感探针。接上述技术方案，通过在线传输式进行传感探针的检测，具体将宽谱光源的输出端直接经多模跳线与M-S-M结构光纤首端相连，而M-S-M结构末端经过另一段多模跳线与光线光谱仪相连，最终在计算机上读出透过光谱；或者通过终端反射式检测，具体为直接在M-S-M结构末端镀反射纳米薄膜，宽谱光源的输出端与光纤耦合器的A端口相连，光纤耦合器C端口与M-S-M结构连接，光纤耦合器的B端口与光纤光谱仪相连，最终在计算机上读出反射光谱。接上述技术方案，所述单模光纤为去除涂覆层后直接在包层上沉积纳米薄膜。接上述技术方案，所述宽带光源为海洋光学白光光源，波长在360一1600nm范围内连续变化，波谱平滑稳定无突变；所述光纤耦合器为多模3dB耦合器。接上述技术方案，生物药剂为CD13，缓冲溶液为PBS缓冲溶液，PBS浓度是0.01mol/l，pH值为7.4；CD13在光纤表面生长浓度是0.5ug/ml-1ug/ml；CD13在光纤表面生长时间是10min-40min。本专利技术还提供了一种基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针在生物抗癌药物领域中的应用，包括利用多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针检测CC-5或检测Anti-CD13的应用，以及其他能与上述修饰受体所结合的其他蛋白或者DNA检测的应用。上述应用中，所述的利用多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针检测CC-5或检测Anti-CD13包含如下步骤：(一)建立标准曲线已知浓度的配体CC-5或抗体Anti-CD13用PBS缓冲液配置成不同浓度或稀释倍数的标准溶液，以PBS缓冲液为基准，各个标准溶液分别通过MSM结构光纤所在的液体槽，与表面等离子体共振免疫传感光纤上的CD13探针发生免疫反应，记录SPR共振波长位移的变化，获得各个标准溶液的表面等离子体透过/反射曲线，以标准溶液浓度作为横坐标，共振波长作为纵坐标，绘制工作曲线，并进行多项式曲线拟合，获得回归标准曲线；(二)未知样品的检测将未知样品注入液体槽与表面等离子体共振免疫传感光纤上的探针发生免疫反应，记录SPR共振波长位移的变化，获得未知样品的表面等离子体透过/反射曲线，结合步骤(一)得到的回归标准曲线，计算出未知样品中CC-5或者CD13的浓度。根据权利要求12所述的应用，其特征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多模‑单模‑多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，其特征在于，该传感探针包括单模光纤，该单模光纤的两端各熔接一根多模光纤，形成M‑S‑M结构；该传感探针表面沉积有一层纳米薄膜，以作为表面等离子体共振免疫传感的固相载体；且该传感探针经过生物药剂的缓冲溶液固定。

【技术特征摘要】
1.一种基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，其特征在于，该传感探针包括单模光纤，该单模光纤的两端各熔接一根多模光纤，形成M-S-M结构；该传感探针表面沉积有一层纳米薄膜，以作为表面等离子体共振免疫传感的固相载体；且该传感探针经过生物药剂的缓冲溶液固定。2.根据权利要求1所述的基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，其特征在于，所述纳米薄膜的厚度为50-120nm。3.根据权利要求1所述的基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，其特征在于，所述M-S-M结构的反射式测量末端镀反射纳米薄膜。4.根据权利要求1所述的基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，其特征在于，所述M-S-M结构中单模光纤长度为1cm-3cm。5.根据权利要求1所述的基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，其特征在于，所述纳米薄膜为金膜、银膜、钯膜、铜模、铂膜或者合金膜，或者该纳米薄膜为包括基于金属薄膜的石墨烯/二硫化钼结构基底和其他敏感材料薄膜。6.根据权利要求1所述的基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针，其特征在于，所述生物药剂为癌细胞标记物或者癌细胞标记物对应的抗体，以及其他各种蛋白和DNA。7.一种基于多模-单模-多模结构光纤表面等离子体共振免疫传感探针的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)首先将一根多模光纤和单模光纤的一端熔接，然后再将单模光纤的另一端和另一根多模光纤熔接，M-S-M结构中单模光纤部分作为传感区域；(2)在M-S-M结构光纤表面沉积一层纳米薄膜作为表面等离子体共振免疫传感技术的固相载体；(3)搭建传感光路，至少包括宽带光源、多模跳线、MSM结构光纤、液体槽、多模光纤耦合器、光纤光谱仪和计算机；(4)在液体槽中注入含有生物药剂的缓冲溶液，对镀膜后M-S-M结构光纤表面进行在线化学修饰，记录表面等离子体共振位移的变化，监测生物探针生物药剂固定的过程，当共振波长不再红移时，探针生物药剂固定过程结束，然后注入缓冲液清洗，洗掉未结合的生物药剂，吹干后，得到光纤表面等离子体共振免疫传感探针。8.根据权利要求6所述的表面等离子体共振免疫传感探针的制备方法，其特征在于，通过在线传输式进行传感探针的检测，具体将宽谱光源的输出端直接经多模跳线与M-S-M结构光纤首端相连，而M-S-M结构末端经过另一段多模跳线与光线光谱仪相连，最终在计算机上读出透过光谱；或者通过终端反射式检测，具体为直接在M-S-M结构末端镀反射纳米薄膜，宽谱光源的输出端与光纤耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明红，黄清，朱文杰，汪勇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42