一种光纤表面等离子体共振传感器、制备方法及检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤SPR传感器，包括单模光纤，熔接于所述单模光纤两端的多模光纤，单模光纤的表面设置纳米传感层，纳米传感层表面设置纳米抗体层。采用纳米抗体作为光纤SPR传感器的特异性生物检测层，使传感器表面识别位点多且密，缩短传感器的光学感应距离，有效提高检测灵敏度和检测效率，纳米抗体与传感器表面的结合位点在尾部，特异性识别位点在头部，使得纳米抗体定向连接至传感器表面，纳米抗体上特异性的识别位点一致朝外，提高捕获待测生物分子的几率。本发明专利技术还提供一种利用上述光纤SPR传感器的检测系统，该检测系统响应快、检测过程耗时短。本发明专利技术还提供一种光纤SPR传感器的制备方法，具有操作简便，便于批量化生产的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤表面等离子体共振传感器、制备方法及检测系统
本专利技术涉及生物传感器
，尤其涉及一种光纤表面等离子体共振传感器、制备方法及检测系统。
技术介绍
表面等离子共振技术(Surfaceplasmonresonance，SPR)是从20世纪90年代发展起来的一种新技术，表面等离子共振是一种光学现象，可被用来实时跟踪在天然状态下生物分子间的相互作用。这种方法对生物分子无任何损伤，且不需任何标记物。光纤表面等离子体共振传感器主要是基于光纤表面等离子体共振传感原理，通过探测光纤表面倏逝场区内折射率的变化来分析被测生物分子的特性。当倏逝场区域内生物分子发生识别反应时，金属薄膜表面的折射率会随之变化从而改变表面等离子体波的共振频率。共振频率变化的量取决于倏逝场区的平均有效折射率，通过检测这一变量就能够确定分析物在该区域的结合数量。由于该传感器具有生物样品无需标记且可实时监测反应动态过程的特点，特别适于生物分子的检测以及分子之间相互作用的研究。但是，现有的光纤SPR传感器存在各种各样的问题：检测重复性差、灵敏度低等问题，从而影响检测效率。因为采用传统的抗体修饰方法，大体积的抗体容易相互间阻挡抗原识别位点，而且抗体结合到传感器表面的方向也不好控制，使得抗原识别位点无法准确一致地暴露，每个传感器的个体差异大，影响对检测结果的判断。另外，在病毒的检测过程中，其检测方法主要是从样本中提取核酸后加入扩增检测试剂，将病毒基因表达后，通过荧光PCR检测，来判断样品的阳性或阴性，进一步判断患者是否被感染。荧光PCR检测设备通常造价高，体积大，检测步骤繁琐，检测时间长，一般适用于实验室检测。因需要专门的实验室条件要求，通常是配备于大型医疗机构，社区与偏远地区往往不具备检测条件，具有一定的局限性。同时现有核酸检测技术的存在一定的漏检率(通常需要采集两到三次样才能确诊)，为社区有效排查带来一定的难度。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种光纤表面等离子体共振传感器，具有灵敏度高，一致性好的特点，可显著提高检测效率。本专利技术的目的之二在于提供一种包括上述光纤表面等离子体共振传感器的检测系统。本专利技术的目的之三在于提供一种上述光纤表面等离子体共振传感器的制备方法。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种光纤表面等离子体共振传感器，包括单模光纤，熔接于所述单模光纤两端的多模光纤，所述单模光纤的表面设置纳米传感层，所述纳米传感层表面设置纳米抗体层。进一步地，所述纳米抗体层由纳米抗体组成，所述纳米抗体的头端设置特异性识别位点，尾端通过巯基或者生物交联剂固定于纳米传感层的表面。进一步地，所述纳米抗体头端的特异性识别位点为病毒S蛋白的识别位点；所述纳米抗体的尾端连接半胱氨酸，通过半胱氨酸的巯基定向自组装于纳米传感层的表面。进一步地，所述纳米传感层的厚度为30-90nm，优选为45nm；所述纳米传感层的材料为金、银、铜、铝、复合金属、含自由电子的半导体中的一种。进一步地，所述单模光纤的长度为1-20mm，优选为12mm。本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：一种检测系统，包括上述光纤表面等离子体共振传感器、光源、传输光纤、光谱检测器及光信号处理单元，光源经传输光纤进入光纤表面等离子体共振传感器，自光纤表面等离子体共振传感器出来的出射光经传输光纤至光谱检测器，经光谱检测器后至光信号处理单元。进一步地，还包括被金属纳米粒子修饰的抗体，所述被金属纳米粒子修饰的抗体位于待测溶液中。进一步地，所述被金属纳米粒子修饰的抗体为被金纳米粒子修饰的纳米抗体，所述纳米抗体具有识别病毒S蛋白的位点。进一步地，还包括固定传输光纤的光纤支架。本专利技术的目的之三采用如下技术方案实现：上述光纤表面等离子体共振传感器的制备方法，包括以下步骤：(1)取一段单模光纤在其两端熔接多模光纤得到MSM型异芯光纤；(2)在上述步骤(1)中MSM型异芯光纤的单模光纤区域沉积纳米传感层；(3)将纳米抗体固定在纳米传感层的表面，即得产品。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术采用纳米抗体作为光纤SPR传感器的特异性生物检测层，和传统抗体相比使得传感器表面识别位点多且密，缩短传感器的光学感应距离，有效提高检测灵敏度和检测效率。本专利技术的纳米抗体与传感器表面的结合位点在尾部，特异性识别位点在头部，使得纳米抗体定向连接至传感器表面，纳米抗体上特异性的识别位点一致朝外，提高捕获待测生物分子的几率。2、本专利技术的光纤SPR传感器可以一次性使用，确保操作人员的安全，可以有效避免传统传感器因重复使用所带来的交叉污染。并且灵敏度高、一致性好，提高检测结果的可靠性，结构简单且体积微小，使用或携带方便。3、本专利技术的检测系统在使用时仅需将光纤SPR传感器置入样品中即可实现样品的检测，免去了各种繁琐的生物操作步骤，样品即时活性检测，降低了错检率，提高了检测效率。本专利技术的检测系统响应快，整个检测用时仅为纳米抗体捕获待测生物分子的时间，耗时较短。4、在待测样品中只有极少量待测生物分子的的情况下，本专利技术可以通过在待检测样品中加入金属纳米粒子修饰的抗体实现检测。因为光纤SPR传感器实际探测的是表面吸附生物分子的质量，金属纳米粒子修饰的抗体可以特异性和待检测生物分子连接，在进行检测时，光纤SPR传感器捕获待检测的生物分子，然后通过加入金属纳米粒修饰的抗体增加光纤SPR传感器表面吸附生物分子的质量，进而实现光学检测信号的放大，提升光纤SPR传感器的灵敏度和检测限，降低漏检率。5、本专利技术还提供了一种光纤SPR传感器的制备方法，操作简便，便于批量化生产。附图说明图1为本专利技术光纤SPR传感器未修饰纳米抗体层的结构示意图；图2为本专利技术光纤SPR传感器单模光纤表面纳米传感层和纳米抗体通过巯基连接的结构示意图；图3为本专利技术的纳米抗体和传统抗体的结构示意图；图4为本专利技术的光纤SPR传感器在进行样品检测时纳米抗体捕获病毒的结构示意图；图5为本专利技术检测系统在进行样品检测时的结构示意图；图6为本专利技术的光纤SPR传感器在加入金纳米粒子修饰的抗体时纳米抗体捕获病毒的结构示意图；图7为本专利技术的光纤SPR传感器在被纳米抗体修饰前灵敏度的检测结果；图8为本专利技术的检测系统对猪流行性腹泻病毒检测过程中加入金纳米粒子修饰的抗体前后的检测结果。图中：1、光纤SPR传感器；11、单模光纤；111、纳米传感层；112、纳米抗体；113、病毒S蛋白识别位点；114、半胱氨酸；115、金纳米粒子；116、病毒表面的S蛋白；12、多模光纤；2、光源；3、传输光纤；4、光谱检测器；5、光信号处理单元；6、光纤支架；7、待测样品。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤表面等离子体共振传感器，其特征在于，包括单模光纤，熔接于所述单模光纤两端的多模光纤，所述单模光纤的表面设置纳米传感层，所述纳米传感层表面设置纳米抗体层。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤表面等离子体共振传感器，其特征在于，包括单模光纤，熔接于所述单模光纤两端的多模光纤，所述单模光纤的表面设置纳米传感层，所述纳米传感层表面设置纳米抗体层。


2.根据权利要求1所述光纤表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述纳米抗体层由纳米抗体组成，所述纳米抗体的头端设置特异性识别位点，尾端通过巯基或者生物交联剂固定于纳米传感层的表面。


3.根据权利要求2所述光纤表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述纳米抗体头端的特异性识别位点为病毒S蛋白的识别位点；所述纳米抗体的尾端连接半胱氨酸，通过半胱氨酸的巯基定向自组装于纳米传感层的表面。


4.根据权利要求3所述光纤表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述纳米传感层的厚度为30-90nm；所述纳米传感层的材料为金、银、铜、铝、复合金属、含自由电子的半导体中的一种。


5.根据权利要求1所述光纤表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述单模光纤的长度为1-20mm。


6.一种检测系统，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈郁芝，尹一敬，杨许峰，王鑫，肖磊，
申请(专利权)人：深圳市天安至远传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44