一种基于微流通道和单模异芯结构的菜豆荚斑驳病毒检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于微流通道和单模异芯结构的菜豆荚斑驳病毒检测系统，所述系统主要包括宽带光源、输入光纤、注射泵、塑料导管、玻璃基片与PDMS盖片、单模细芯光纤、光谱仪、输出光纤；在细芯光纤表面修饰上菜豆荚斑驳病毒抗体，当不同浓度的菜豆荚斑驳病毒接触单模细芯光纤后，会得到对应的透射光衰减峰谐振波长值；拟合计算出不同浓度的菜豆荚斑驳病毒溶液与透射光衰减峰谐振波长值之间的关系，则根据透射光衰减峰谐振波长值的大小可以实现菜豆荚斑驳病毒溶液浓度的测量。该系统具有结构简单、成本低廉、直接实时、安全高效等诸多优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及菜豆荚斑驳病毒检测技术、单模细芯光纤传感技术、微流控领域，利用的是菜豆荚斑驳病毒抗体与抗原的特异性结合以及单模细芯光纤对外界折射率的敏感特性，该系统含有结构简单、体积小、安全灵敏、响应敏捷、耐腐蚀、精确度高等优点。
技术介绍
以光纤传导和收集光信号并进行生物检测的传感器统称为光纤生物传感器，光纤生物传感器是近年来兴起的一项生物技术，具有结构简单、成本低、灵敏度高、选择性好等优点，在病毒检测领域发挥着巨大的作用。聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一种惰性材料，且透光和防水性能好，将PDMS微流通道作为载体已经成功应用在基于硅波导结构的生物传感器中(如微环谐振器)。农产品产量问题一直是社会极为关注的焦点，尤其是豆科植物，菜豆荚斑驳病毒是危害大豆等豆科植物的重要病毒，对大豆的生长具有很大的危害性，会导致大豆的大面积减产甚至是绝产。因此对菜豆荚斑驳病毒的检测显得很有必要。在使用传统反转录聚合酶链式反应技术用于菜豆荚斑驳病毒检测中依旧存在着不能定量分析、实验步骤多、操作复杂，实验时间长等缺点，并且很难实现在线实时检测。因此本技术提出一种简单高效、成本低廉、精确度高的菜豆荚斑驳病毒检测系统。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服上述产生的问题，满足人们的需求，提出一种基于微流通道和单模异芯结构的菜豆荚斑驳病毒检测系统，该系统该系统设计合理、安全灵敏、体积小、耐腐蚀，应用前景广阔、结果准确。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于微流通道和单模异芯结构的菜豆荚斑驳病毒检测系统，由宽带光源、输入光纤、单模细芯光纤、玻璃微流通道基片与PDMS微流通道盖片、输出光纤、光谱仪组成。本实用新型先将单模异芯结构中的细芯部分用溶液(浓硫酸和双氧水体积比为3∶1)浸泡，而后浸入硅烷偶联剂中进行表面氨基化，接着浸入含有菜豆荚斑驳病毒抗体的缓冲液中进行生物敏感元的固定，并将敏感膜维持在牛血清蛋白缓冲液中保持抗体活性。最后利用制作的微流通道将单模细芯光纤封装，搭建好光纤传感平台，将不同浓度的菜豆荚斑驳病毒溶液通过塑料导管注入到单模细芯光纤上，从宽带光源出来的入射光经不同浓度的菜豆荚斑驳病毒溶液接触的单模细芯光纤后，外界液体折射率的变化会改变光在细芯包层和纤芯传输中产生的光程差，因而透射光谱的谐振波长会发生变化，通过光谱仪上的透射光谱谐振波长值，拟合计算出谐振波长值与菜豆荚斑驳病毒浓度的关系，则通过谐振波长值实现菜豆荚斑驳病毒的测定。本技术所述的宽带光源工作波长范围为700nm至1800nm，光谱范围能够包含单模细芯结构光纤所通过的谐振波长值。本技术所述的光谱仪用作接收光源，显示得到对应透射光谱，保证能精确测得不同浓度菜豆荚斑驳病毒溶液作用下不同谐振波长值。本技术所述的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)是一种广泛实用的以硅为基础的有机聚合物材料，具有惰性、无毒、不易燃的特点。并具有很高的抗剪切能力，可在-50℃～200℃下长期使用，适用于实验室环境。所制成的固态PDMS微流通道能精确到纳米级，该微流通道由玻璃基片和PDMS盖片合成，将单模细芯光纤放置在该微流通道里，能够排除外界拉力、压力等硬性因素干扰，给予单模细芯光纤与菜豆荚斑驳病毒溶液良好的接触反应空间，同时PDMS具有疏水性和防水性，可起到极好的封装作用。另外，PDMS有光学透明的性质，能够方便观察被测菜豆荚斑驳病毒溶液与单模细芯光纤的接触情况。本技术所述的塑料导管直径为0.8mm，分为输入导管和输出导管，两根导管分别插在PDMS的左右两侧用于引入溶液和引出溶液。菜豆荚斑驳病毒溶液装在注射器里在注射泵的动力下通过输入导管进入PDMS，当发现溶液从输出导管出来时，认为此时溶液和PDMS已经充分接触。每一组溶液检测完，注射磷酸缓冲盐溶液通过输入、输出导管进行反复清洗。本技术所具有的特点优势为：1.结构简单、体积小，用到的是光纤传感技术中最简单的搭建模式；2.菜豆荚斑驳病毒的浓度测定直接实时，且操作简单；3.使用便利，PDMS微流通道作为传输溶液的载体，使人为操作都是在这基础上进行，没有触碰传感探头的担心，方便操作；4.精确度高，PDMS微流通道又作为封装载体，使传感探头没有与外界因素(如湿度)直接接触，又由于传感探头是嵌在PDMS微流通道中减少了外界作用力产生的干扰，从而得到的光参量信息能真实准确。5.所有操作都没涉及危险药品，安全可靠。附图说明图1为本技术的结构示意图图2为本技术的实验结果图具体实施方式本技术适用的温湿度条件为：＞15℃，0-90％RH。如图1所示，它是一种基于微流通道和单模异芯结构的菜豆荚斑驳病毒检测系统，宽带光源(1)的光谱范围为700nm-1800nm，发出的入射光通过输入光纤(2)进入由玻璃基片(5)和PDMS盖片(11)合成的微流通道，其中装有单模细芯光纤(6)。首先利用硅烷偶联剂在细芯光纤的表面修饰上菜豆荚斑驳病毒抗体，装有被测菜豆荚斑驳病毒溶液的注射器在注射泵(3)的动力下通过输入导管(4)进入微流通道，当有样品从输出导管(7)流出来时，关闭开关(8)，停止注射泵工作，静置5分钟后，得到通过输出光纤(10)到达光谱仪(9)上形成的透射光衰减峰的谐振波形，在光谱仪上固定此时的谐振波形，然后用磷酸缓冲盐溶液进行反复清洗，再依次测量不同浓度的菜豆荚斑驳病毒溶液，得到与其相对应的谐振波长值。如图2所示，这是在实验室得到的实验结果图。图2表示不同浓度的菜豆荚斑驳病毒溶液的透射光谱，随着浓度的变化，通过输出光纤到达光谱仪上形成的透射光衰减峰的谐振波形不同，由此可检测菜豆荚斑驳病毒溶液浓度。本领域技术人员清楚地知道，根据本技术的方法，可以对其他生物传感领域如具体某些病毒检测、抗原抗体的特异性结合等等，宽带光源、单模细芯光纤、微流通道和光谱仪可以进行新的统一搭配，装置结构可以进行优化设计，本技术的保护范围并不局限于以上实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微流通道和单模异芯结构的菜豆荚斑驳病毒检测系统，其特征在于由宽带光源(1)、输入光纤(2)、注射泵(3)、输入导管(4)、玻璃基片(5)、单模细芯光纤(6)、输出导管(7)、开关(8)、光谱仪(9)、输出光纤(10)、PDMS盖片(11)组成；所述检测系统利用硅烷偶联剂在单模细芯光纤(6)的表面修饰上菜豆荚斑驳病毒抗体，然后利用制作的玻璃基片(5)和PDMS盖片(11)将单模细芯光纤(6)封装,宽带光源(1)发出的光经输入光纤(2)进入封装在由玻璃基片(5)和PDMS盖片(11)合成的微流通道内部的单模细芯光纤(6)上，用装有被测菜豆荚斑驳病毒溶液的注射器在注射泵(3)的动力下通过输入导管(4)进入微流通道，当有样品从输出导管(7)流出来时，停止注射泵(3)工作，则透射光经输出光纤(10)入射到光谱仪(9)上就可测定不同浓度的菜豆荚斑驳病毒溶液对应的透射光衰减峰谐振波长值，实现菜豆荚斑驳病毒的检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于微流通道和单模异芯结构的菜豆荚斑驳病毒检测系统，其特征在于由宽带光源(1)、输入光纤(2)、注射泵(3)、输入导管(4)、玻璃基片(5)、单模细芯光纤(6)、输出导管(7)、开关(8)、光谱仪(9)、输出光纤(10)、PDMS盖片(11)组成；所述检测系统利用硅烷偶联剂在单模细芯光纤(6)的表面修饰上菜豆荚斑驳病毒抗体，然后利用制作的玻璃基片(5)和PDMS盖片(11)将单模细芯光纤(6)封装,宽带光源(1)发出的光经输入光纤(2)进入封装在由玻璃基片(5)和PDMS盖片(11)合成的微流通道内部的单模细芯光纤(6)上，用装有被测菜豆荚斑驳病毒溶液的注射器在注射泵(3)的动力下通过输入导管(4)进入微流通道，当有样品从输出导管(7)流出来时，停止注射泵(3)工作，则透射光经输出光纤(10)入射到光谱仪(9)上就可测定不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁明玉，郎婷婷，倪思凯，施玲燕，孟奇标，张路遥，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33