一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，由宽带光源（1）、输入光纤(2)、表面等离子共振光纤生物传感器(3)、输出光纤（4）、光谱仪（5）；其原理为宽带光源发出近红外光，依次经输入光纤、表面等离子共振光纤生物传感器、输出光纤至光谱仪，在光谱仪上接收到具有表面等离子共振峰的光谱图；当将该表面等离子共振光纤生物传感器浸泡入被测免疫球蛋白溶液中分析光谱仪得到的光谱图，结合波长偏移量与折射率的关系曲线，即可计算得到准确的免疫球蛋白浓度。本实用新型专利技术是基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，利用光纤表面等离子共振现象，精度高，测量方便省时。结构简单，尺寸小，易于制作。

An immunoglobulin detection system based on fiber surface plasmon resonance

The utility model provides an immunoglobulin optical fiber surface plasmon resonance detection system based on the broadband light source (1), the input optical fiber (2), surface plasmon resonance fiber optic biosensor (3) and the output optical fiber (4), (5); the principle of spectrometer for broadband light source emits near-infrared light, sequentially the input fiber, optical fiber surface plasmon resonance biosensor, output optical fiber to a spectrometer, received spectra with surface plasmon resonance peaks in the spectrometer; when the optical fiber surface plasmon resonance biosensor analysis spectrum spectrometer was immersed into the measured immunoglobulin solution, combined with the curve of wavelength offset and refractive index you can get the concentration of immunoglobulin, accurate calculation. The utility model is an immunoglobulin detection system based on optical fiber surface plasmon resonance. It uses fiber surface plasmon resonance phenomenon, with high accuracy, convenient and time saving. It is simple in structure, small in size and easy to make.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统
本技术涉及免疫球蛋白检测领域，具体涉及一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统。
技术介绍
免疫球蛋白(immunoglobulin)指具有抗体活性的动物蛋白。主要存在于血浆中，也见于其他体液、组织和一些分泌液中。人血浆内的免疫球蛋白大多数存在于丙种球蛋白(γ-球蛋白)中。免疫球蛋白可以分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五类。由两条相同的轻链和两条相同的重链所组成，是一类重要的免疫效应分子;由高等动物免疫系统淋巴细胞产生的蛋白质，经抗原的诱导可以转化为抗体。因结构不同可分为IgG、IgA、IgM、IgD和IgE5种，多数为丙种球蛋白。可溶性免疫球蛋白存在于体液中，参与体液免疫;膜型免疫球蛋白是B淋巴细胞抗原受体。免疫球蛋白可分为抗体和膜免疫球蛋白。抗体主要存在于血清中，也可见于其他体液和外分泌液，其主要功能是特异性地结合抗原。膜免疫球蛋白是B细胞膜上的抗原受体，能特异性识别抗原分子。在体内，抗体和抗原结合后可直接发挥效应，如抗毒素可中和外毒素，病毒的中和抗体可阻止病毒感染靶细胞，分泌型IgA可抑制细菌黏附宿主细胞等。在体外，抗体与抗原结合后可出现凝集、沉淀等现象。免疫球蛋白对人体健康具有重要意义。测定人体血清免疫球蛋白的含量，是了解机体免疫功能的重要方法，对自身免疫性疾病的诊断有一定的价值，特别是对浆细胞恶变、体液免疫缺陷的诊断是很重要的指标。此外，对观察疾病的疗效也有一定价值。目前的检测方法有免疫透射比浊法、免疫法联用流动注射化学发光、金纳米颗粒免疫凝集的压电传感法等。表面等离子共振（SurfacePlasmonResonance,SPR）是一种光学物理现象。当一束P偏振光（偏振方向在入射、反射、折射光与法线组成的平面内的偏振光）在一定的角度范围内入射到光纤内折射面，在折射面与金属薄膜（Au或Ag）的界面将产生表面等离子波。当入射光波的传播常数与表面等离子波的传播常数相匹配时，引起金属膜内自由电子产生共振。通常分析时，先在传感光纤表面固定一层生物分子识别膜，然后将待测样品流过光纤表面，若样品中有能够与光纤表面的生物分子识别膜相互作用的分子，会引起金膜表面折射率变化，最终导致SPR角变化，通过检测SPR角度变化，获得被分析物的浓度，这就是光纤表面等离子共振生物传感器技术。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷以及研究现状，本技术提供一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统。一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于由宽带光源（1）、输入光纤(2)、表面等离子共振光纤生物传感器(3)、输出光纤（4）、光谱仪（5）；其原理为宽带光源发出近红外光，依次经输入光纤、表面等离子共振光纤生物传感器、输出光纤至光谱仪，在光谱仪上接收到具有表面等离子共振峰的光谱图；当将该表面等离子共振光纤生物传感器浸泡入被测免疫球蛋白溶液中分析光谱仪得到的光谱图，结合波长偏移量与折射率的关系曲线，即可计算得到准确的免疫球蛋白浓度。所述的一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于所述宽带光源（1）的工作波长范围是1400nm至1650nm。所述的一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于输入光纤（2）和输出光纤（4）是多模光纤，包层直径125微米，纤芯直径50微米。所述的一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于所述表面等离子共振光纤生物传感器（3）是多模光纤，包层直径125微米，纤芯直径50微米，先用研磨机对光纤表面进行抛磨深入37.5微米露出纤芯之后对光纤进行清洗并镀上40nm厚金膜，并用静电吸附膜法在金膜上固定山羊抗人体免疫球蛋白制得。所述的一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于光谱仪（5）接收从表面等离子共振光纤生物传感器（3）传导来的光波并检测表面等离子共振峰变化，工作波长范围600nm到1750nm，波长分辨率最大0.015nm以上。与现有技术相比，本技术的特色与优点在于：1.本技术是基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，利用光纤表面等离子共振现象，精度高，测量方便省时。2.本技术是基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，结构简单，尺寸小，易于制作。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的光纤表面等离子共振传感器的光纤表面修饰过程示意图。图3为本技术的光纤表面等离子共振传感器对不同折射率溶液的透射光损耗曲线仿真图。图4为本技术的光纤表面等离子共振传感器的外界折射率与特征峰波长的关系图。图5为本技术的光纤表面等离子共振传感器在不同免疫球蛋白浓度下通过不同波长光的实验损耗图。图6为图5的处理图。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施步骤进行说明：图1为本技术的结构示意图，如图所示，本技术包括：宽带光源（1）、输入光纤(2)、表面等离子共振光纤生物传感器(3)、输出光纤（4）、光谱仪（5）。其原理为宽带光源发出近红外光，依次经输入光纤、表面等离子共振光纤生物传感器、输出光纤至光谱仪，在光谱仪上接收到具有表面等离子共振峰的光谱图。由于表面等离子共振峰的波长位置与外界折射率相关，而免疫球蛋白溶液的浓度决定外界折射率。因此当将该表面等离子共振光纤生物传感器浸泡被测免疫球蛋白溶液中分析光谱仪得到的光谱图，结合波长偏移量与折射率的关系曲线，即可计算得到准确的免疫球蛋白浓度。图2为本技术的光纤表面等离子共振传感器的光纤表面修饰过程示意图。如图所示，本技术的光纤表面等离子共振传感器的修饰过程为（1）先将光纤镀金膜的部分浸泡在带有正电的聚二甲基二烯丙基氯化铵（diallyldimethylammoniumchloride简称PDDA）溶液中十五分钟取出用去离子水洗净，（2）再浸入带负电的聚苯乙烯磺酸钠（styrenesulfonatesodiumsalt简称PSS）溶液中浸泡十五分钟后取出用去离子水洗净，然后重复（1），（2）步四遍，最后（3）浸入免疫球蛋白抗体溶液一小时后用去离子水清洗完成。图3本技术的光纤表面等离子共振传感器对不同折射率溶液的透射光损耗曲线仿真图。使用COMSOL仿真软件计算在不同的外界溶液折射率情况下经过所述传感面后光的损耗，选择COMSOL仿真软件中的二维模式，选择波动光学电磁波频域模式，然后建立所述的多模光纤去包层镀金表面等离子共振（SurfacePlasmonResonance,SPR）光纤模型，光纤纤芯折射率取固定值1.46，包层折射率取1.44，周边环境设为折射率不同的液体以模仿不同浓度的免疫球蛋白溶液，折射率依次设置为1.33、1.34、1.35、1.36、1.37、1.38。纵坐标为经过所述光纤表面等离子共振传感器传感面厚光的损耗，横坐标为透射光波长。由图可看出折射率变大时，特征峰向长波方向漂移，这是因为传感器表面折射率变化，最终会导致SPR角变化，而SPR角的变化会引起特征峰波长的偏移。图4.本技术的光纤表面等离子共振传感器的外界折射率与特征峰波长的关系图。横坐标为外界折射率，纵坐标为特征峰波长。将所述光纤表面等离子共振传感器一端连接光源，另一端连接光谱仪，分别浸入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于由宽带光源（1）、输入光纤(2)、表面等离子共振光纤生物传感器(3)、输出光纤（4）、光谱仪（5）；其原理为宽带光源发出近红外光，依次经输入光纤、表面等离子共振光纤生物传感器、输出光纤至光谱仪，在光谱仪上接收到具有表面等离子共振峰的光谱图；当将该表面等离子共振光纤生物传感器浸泡入被测免疫球蛋白溶液中分析光谱仪得到的光谱图，结合波长偏移量与折射率的关系曲线，即可计算得到准确的免疫球蛋白浓度。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于由宽带光源（1）、输入光纤(2)、表面等离子共振光纤生物传感器(3)、输出光纤（4）、光谱仪（5）；其原理为宽带光源发出近红外光，依次经输入光纤、表面等离子共振光纤生物传感器、输出光纤至光谱仪，在光谱仪上接收到具有表面等离子共振峰的光谱图；当将该表面等离子共振光纤生物传感器浸泡入被测免疫球蛋白溶液中分析光谱仪得到的光谱图，结合波长偏移量与折射率的关系曲线，即可计算得到准确的免疫球蛋白浓度。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白检测系统，其特征在于所述宽带光源（1）的工作波长范围是1400nm至1650nm。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤表面等离子共振的免疫球蛋白...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海广，朗婷婷，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33