光纤免疫传感器、检测装置及光纤免疫传感器的制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了光纤免疫传感器，包括光纤、激发金属膜、分子自组装层和单克隆抗体层；激发金属膜沉积于光纤侧边的凹槽的底壁上；分子自组装层自组装于激发金属膜上；单克隆抗体层涂于分子自组装层上。还提供了用于免疫性疾病检测的检测装置，包括依次连接的宽带光源、光纤免疫传感器、光纤光谱仪和终端。还提供了光纤免疫传感器的制作方法：在光纤的侧边加工出的凹槽上蒸镀或溅射激发金属膜；在激发金属膜上表面自组装分子自组装层并活化分子自组装层的表面的羧基；向分子自组装层上滴加单克隆抗体。选择性高、反应灵敏，组装效率高，能够对激发金属膜进行保护，激发金属膜和单克隆抗体层牢固的附着在光纤上，避免性能发生退化。

Optical Fiber Immunosensor, Detection Device and Fabrication Method of Optical Fiber Immunosensor

The present invention provides an optical fiber immunosensor, including optical fiber, excitation metal film, molecular self-assembly layer and monoclonal antibody layer; excitation metal film is deposited on the bottom wall of the groove on the side of the optical fiber; molecular self-assembly layer is self-assembled on excitation metal film; monoclonal antibody layer is coated on the molecular self-assembly layer. The detection device for immune disease detection is also provided, including broadband light source connected in turn, optical fiber immunosensor, optical fiber spectrometer and terminal. The fabrication methods of optical fiber immunosensor are also provided: metal films are stimulated by evaporation or sputtering on the grooves processed on the side of the optical fiber; carboxyl groups on the surface of self-assembled molecules are activated by self-assembled molecules on the surface of the metal films; and monoclonal antibodies are dripped onto the self-assembled molecules. High selectivity, sensitive reaction, high assembly efficiency, can protect the excitation metal film, excitation metal film and monoclonal antibody layer firmly adhere to the optical fiber, avoid performance degradation.

【技术实现步骤摘要】
光纤免疫传感器、检测装置及光纤免疫传感器的制作方法
本专利技术属于免疫疾病检测
，更具体地说，是涉及光纤免疫传感器、检测装置及光纤免疫传感器的制作方法。
技术介绍
肿瘤的早期诊断是挽救患者生命的关键。现有的肿瘤诊断技术中，除临床征象及影像学手段外，肿瘤标志物检测法日益被人们重视。肿瘤标志物是由肿瘤微环境基质细胞及肿瘤细胞分泌的化学物质，存在于细胞、组织、体液中，可通过化学或免疫反应的方法进行定量检测。通常，肿瘤生长越旺盛，肿瘤标志物浓度水平越高；反之，当肿瘤生长被压制时，其浓度表达减少。检测肿瘤标志物能比CT、MRI等影像学手段更早地发现肿瘤病灶，是早期诊断不可或缺的方法。然而，通过检测单项标志物进行早期肿瘤诊断还存在以下弱点：其一，某些肿瘤血清标志物在早期的浓度并无大变化，到中晚期才有明显升高；其二，标志物浓度升高与肿瘤的必然相关性存在局限，其升高并不一定代表癌症的发生或复发；其三，一项肿瘤标志物的升高会发生在多种肿瘤疾病中，还需要进一步进行针对性的检查。肿瘤早期诊断为标志物检测提出了新的要求：其一，选择灵敏度、特异性更高的肿瘤标志物，即该标志物在某种肿瘤早期就有明显的上调表达；其二，不断完善检测手段，提高传感器灵敏度、准确性、检测极限，并能够灵活地对血清标志物进行实时、动态的监测。间皮素(mesothelin)是存在于腹膜、胸膜和心包体腔间皮衬里细胞表面上的糖蛋白，是早期胰腺癌患者血液和尿液中常有的一种生物指标。此外，间皮素在若干种肿瘤中有表达，例如，间皮素表达于所有卵巢癌的约占70％、乳头状浆液性腺癌的约占82％、所有胰腺癌的约占83％和所有胰腺导管腺癌的约占86％。间皮素成为胰腺癌等恶性肿瘤检测的高特异性新型标志物。无危害、无需标记的免疫生物传感技术是国际上逐渐发展起来的新检测技术，表面等离子体共振(SPR：SurfacePlasmonResonance)生物传感器就是其中之一。无需标记的SPR传感器的优越性在于：其一，检测方法简单，无需对待测物进行标记，省时省力，可无损地对免疫反应进行实时、动态的监测；其二，检测信号直接来自免疫反应，实时记录反应的结合与解析过程，有助于研究抗体-抗原分子间的相互作用，为动态研究复杂反应机理提供新的可能。但现有的表面等离子体共振(SPR)检测设备，如通用电气公司BIAcore系列SPR检测设备，以光学棱镜(而非光纤)为光耦合介质，体积庞大、造价昂贵，其推广应用受到限制。光纤传感技术为小型化、高灵敏度、实时的快速检测应用提供了一种有效途径。光纤传感以光为检测信号，以光纤为传输介质，利用传输光的振幅、波长、偏振态等参量受外界变量的影响，实现对外界因素的实时探测，具有高灵敏度、快速、抗电磁干扰力强、可进行远程监测等显著优点。结合光纤传感技术与表面等离子体共振检测技术的优势，研制出轻巧、柔韧、高灵敏度、响应迅速的光纤SPR传感器，是实现无标记、无损害、实时动态检测的优选方案，并可进一步适用于远程监测。2014年，美国人JackAndraka专利技术了一种检测间皮素的“癌症试纸”(WO2013172866A2)用于胰腺癌的早期筛查，其灵敏度、响应速度相对于现有的常规肿瘤检测技术显著提高。该“癌症试纸”将间皮素抗体通过碳纳米管固定在滤纸上，当间皮素抗原与其抗体结合发生特异性免疫反应，碳纳米管的导电率将发生改变，通过检测电信号即可间接反应间皮素浓度的变化；但该测癌试纸的导电性可能受其它非检测对象的因素影响，从而影响真实间皮素测试的准确性。申请号为CN201610309318的专利技术专利申请，将CA19-9抗体与间皮素抗体通过胶体金等颗粒进行显色标记并固定在试纸上，制作出检测CA19-9与间皮素的双联检测试剂盒，用于胰腺癌的快速筛查。该方法操作简便、敏感度高、特异性强，能提供快速的定性检测，但无法准确定量测量标志物浓度。然而，利用光纤传感技术与表面等离子体共振传感技术结合，用来实现间皮素等肿瘤标志物的免疫检测技术尚未见报道。现有检测肿瘤标志物的免疫生物传感技术无法实时检测、无法联网、无法进行远程监测，无法面向物联网应用中万物互连、实时监测的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光纤免疫传感器，以解决现有技术中存在的不能实时、准确检测肿瘤标志物的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：光纤免疫传感器，包括光纤、激发金属膜、单克隆抗体层和用于将所述单克隆抗体层组装于所述激发金属膜上的分子自组装层；所述光纤的侧边设有凹槽，所述凹槽的底壁邻近所述光纤的纤芯；所述激发金属膜沉积于所述凹槽的底壁上；所述分子自组装层自组装于所述激发金属膜上；所述单克隆抗体层涂于经活化处理后的所述分子自组装层上。进一步地，所述凹槽的底壁到所述光纤的纤芯的距离为1～2μm。进一步地，所述激发金属膜为金膜或银膜，所述激发金属膜的厚度为40～50μm。进一步地，所述分子自组装层为石墨烯纳米膜层或氧化石墨烯纳米膜层。进一步地，还包括第一连接层，所述第一连接层沉积于所述凹槽的底壁上，所述激发金属膜沉积于所述第一连接层上。进一步地，所述第一连接层为铬膜，厚度为2-3nm。进一步地，还包括第二连接层，所述第二连接层自组装于所述激发金属膜上，所述分子自组装层自组装于所述第二连接层上。进一步地，所述单克隆抗体层由肿瘤标志物的单克隆抗体构成。本专利技术提供的光纤免疫传感器的有益效果在于：与现有技术相比，在光纤上沉积激发金属膜，形成光纤SPR传感器，通过分子自组装层组装于激发金属膜上的单克隆抗体层实现了光纤SPR传感器的抗体修饰；将光纤应用到SPR生物传感器，能够通过特异性免疫反应对免疫疾病标志物—抗原进行定量检测，集成了光纤传感技术的实时、准确、轻巧、抗干扰能力强和可联网等优势及SPR传感技术的无需标记和灵敏度高等优势，能高灵敏度、实时及便捷地进行免疫疾病标志物检测；凹槽的底壁邻近所述光纤的纤芯，有利于获得光纤上的强倏逝场。本专利技术的目的之二在于提供一种用于免疫性疾病检测的检测装置，以解决现有技术中存在的不能实时、准确检测肿瘤标志物的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：用于免疫性疾病检测的检测装置，包括宽带光源、光纤光谱仪、终端和光纤免疫传感器，所述光纤免疫传感器的两端分别通过连接光纤连接所述宽带光源和所述光纤光谱仪，所述终端与所述光纤光谱仪通信连接。本专利技术提供的用于免疫性疾病检测的检测装置的有益效果在于：与现有技术相比，宽带光源为光纤免疫传感器提供覆盖的输入光，光信号进入光纤免疫传感器并在传感区域与待测液体样本发生光-物质作用，输出光信号由光纤光谱仪采集，终端安装数据处理软件，对光纤光谱仪采集的数据进行计算得到输出光的谐振峰，谐振峰的波长可定量反映免疫疾病标志物的浓度值；无需标记、无损、实时、准确地对液体样本中的肿瘤标志物进行快速检测，并可进一步应用于需要联网、远程检测的物联网中。本专利技术的目的之三在于提供一种光纤免疫传感器的制作方法，以解决现有技术中存在的不能实时、准确检测肿瘤标志物的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：光纤免疫传感器的制作方法，包括如下步骤：在光纤的侧边加工出凹槽，且所述凹槽的底壁邻近所述光纤的纤芯；在所述凹槽的底壁上蒸镀或溅射一层激发金属膜；在所述激发金属膜上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光纤免疫传感器，其特征在于，包括光纤、激发金属膜、单克隆抗体层和用于将所述单克隆抗体层组装于所述激发金属膜上的分子自组装层；所述光纤的侧边设有凹槽，所述凹槽的底壁邻近所述光纤的纤芯；所述激发金属膜沉积于所述凹槽的底壁上；所述分子自组装层自组装于所述激发金属膜上；所述单克隆抗体层涂于经活化处理后的所述分子自组装层上。

【技术特征摘要】
1.光纤免疫传感器，其特征在于，包括光纤、激发金属膜、单克隆抗体层和用于将所述单克隆抗体层组装于所述激发金属膜上的分子自组装层；所述光纤的侧边设有凹槽，所述凹槽的底壁邻近所述光纤的纤芯；所述激发金属膜沉积于所述凹槽的底壁上；所述分子自组装层自组装于所述激发金属膜上；所述单克隆抗体层涂于经活化处理后的所述分子自组装层上。2.如权利要求1所述的光纤免疫传感器，其特征在于，所述凹槽的底壁到所述光纤的纤芯的距离为1～2μm。3.如权利要求1所述的光纤免疫传感器，其特征在于，所述激发金属膜为金膜或银膜，所述激发金属膜的厚度为40～50μm。4.如权利要求3所述的光纤免疫传感器，其特征在于，所述分子自组装层为石墨烯纳米膜层或氧化石墨烯纳米膜层。5.如权利要求3所述的光纤免疫传感器，其特征在于，还包括第一连接层，所述第一连接层沉积于所述凹槽的底壁上，所述激发金属膜沉积于所述第一连接层上。6.如权利要求5所述的光纤免疫传感器，其特征在于，所述第一连接层为铬膜，厚度为2-3nm。7.如权利要求3所述的光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，朱勇奇，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44