基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器及氯霉素浓度检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，包括包括倾斜光纤光栅、复合膜、第一特异性结合体、第二特异性结合体和金纳米双锥，所述复合膜包括直接带隙半导体层和贵金属薄膜；所述复合膜包覆在所述倾斜光纤光栅的外周壁上，所述第一特异性结合体修饰固定于所述复合膜的表面上，可与氯霉素特异性结合，以使所述氯霉素固定在所述复合膜上；所述金纳米双锥用于固定在所述第二特异性结合体在表面上，所述第二特异性结合体可与所述氯霉素特异性结合，以使所述金纳米双锥固定在所述复合膜上。该氯霉素传感器具有测量精度高的优势。本实用新型专利技术还公开了一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素浓度检测系统。的氯霉素浓度检测系统。的氯霉素浓度检测系统。

【技术实现步骤摘要】
基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器及氯霉素浓度检测系统


[0001]本技术涉及光纤传感器领域，尤其涉及一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器及氯霉素浓度检测系统。

技术介绍

[0002]氯霉素（Chloramphenicol，CAP）属广谱抗生素，曾在畜牧业中广为应用，但是，氯霉素具有较强的毒副作用，一旦在食用动物中残留，则可通过食物链传给人类。长期微量摄入氯霉素，不仅会使人体肠道正常菌群失调，而且还会引起多种疾病，对人类的健康造成危害。世界上许多国家都禁止此药用于生产食品动物，并规定了在畜产品中不得检出氯霉素，因此，目前包括中国、美国、加拿大等国家在内的世界大多数国家都已经禁止在动物产品中使用氯霉素，而欧盟也建立了氯霉素残留的最低检测值为3*10
‑6g/kg。
[0003]传统的氯霉素检测方法主要有微生物法、气相色谱质谱法（GC
‑
MS）、酶联免疫分析法（EUSA）、生物传感器法和免疫层析法等，尽管这些检测方法灵敏度高，但仪器价钱昂贵，操作复杂，样本预处理繁琐费时，高要求的样品纯度和检测成本使这些检测方法不能满足快速检测的要求。
[0004]光纤生物传感器具有小型化、响应速度快、易实现在线、连续监测，成本低等优势，是传统仪器分析技术的有益补充。与化学发光或电化学方法不同，光纤光学检测方法提供了无害、免标记和高灵敏度的生化测量途径，它能够通过高分辨率的折射率（Refractive index，RI）传感方法来感知光纤表面精确微小的浓度变化。此外，光纤中的光信号可以实现实时测量。光纤传感器利用其亚毫米的尺寸和机械灵活性，可以为实时的体内测量提供一种行之有效的方案。
[0005]专利号为CN202110552285.X的中国专利中公开了一种石墨烯敏增倾斜光栅光纤SPR传感器，所述传感器包括倾斜光栅光纤和石墨烯包覆银膜的等离子激元层；PBASE作为桥梁连接探针DNA和石墨烯。所述传感器采用倾斜光栅光纤作为传媒介质，在栅区的银膜发生等离激元共振响应，表面能量态密度经过光栅间的多重耦合共振得到极大的提高，从而使得传感器拥有了的突出的灵敏度和品质因数。并且，石墨烯的引入不仅通过与贵金属间的载流子迁移使得传感器的性能得到了进一步提升，还修饰了传感器敏感层的生化环境，使传感器更加稳定，生物亲和能力得到改善，分子吸附能力更加突出。
[0006]但是，氯霉素的分子量极小，其分子量只有323Da，其浓度变化所引起的光线折射率 RI 变化的范围通常仅在 10
‑
7RIU到 10
‑
8RIU之间。上述传感器用于检测氯霉素浓度时，银薄膜在空气和液体环境中容易被氧化，因此在器件的重复性使用过程中会受到很大的影响。

技术实现思路

[0007]为了解决上述现有技术的不足，本技术提供一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，具有测量精度高的优势。
[0008]本技术还提供一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素浓度检测系统。
[0009]本技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
[0010]一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，包括倾斜光纤光栅、复合膜、第一特异性结合体、第二特异性结合体和金纳米双锥，所述复合膜包括直接带隙半导体层和贵金属薄膜；所述复合膜包覆在所述倾斜光纤光栅的外周壁上，所述第一特异性结合体修饰固定于所述复合膜的表面上，可与氯霉素特异性结合，以使所述氯霉素固定在所述复合膜上；所述金纳米双锥用于固定在所述第二特异性结合体在表面上，所述第二特异性结合体可与所述氯霉素特异性结合，以使所述金纳米双锥固定在所述复合膜上。
[0011]进一步地，所述直接带隙半导体层为二硫化钼薄膜，所述贵金属薄膜为金属层。
[0012]进一步地，所述金纳米双锥为纳米双锥型金属颗粒。
[0013]进一步地，所述复合膜的膜厚为45
‑
55nm，所述金纳米双锥的粒径为15
‑
25nm。
[0014]进一步地，所述第一特异性结合体为第一单链DNA。
[0015]进一步地，所述第一单链DNA的碱基序列如下
[0016]5’
SH
‑
CAATAAGCGATGCGCCCTCGCCTGGGGGCCTAGTCCTCT
‑3’
。
[0017]进一步地，所述第二特异性结合体为第二单链DNA。
[0018]进一步地，所述第二单链DNA的碱基序列如下
[0019]5’
SH
‑
GCAGGGCACGCGGGTCGTCCACTGGAGATTACTGCTGCGC
‑3’
。
[0020]进一步地，所述倾斜光纤光栅包括纤芯、包层和倾斜光栅，所述包层包覆在所述纤芯的外周壁上，所述倾斜光栅写制于所述纤芯内。
[0021]一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素浓度检测系统，包括依次连接的宽带光源、线偏振器、偏振控制器、上述的氯霉素传感器以及光谱仪。
[0022]本技术具有如下有益效果：该氯霉素传感器以所述倾斜光纤光栅作为载体，在现有的SPR传感器的基础上，增设复合膜,二硫化钼为直接带隙半导体，可以提高载流子迁移率，增加金膜表面电场强度，因此增强SPR灵敏度，增设所述第二特异性结合体和金纳米双锥，通过所述第二特异性结合体与所述氯霉素特异性结合而将所述金纳米双锥固定在所述金膜上，以在检测时形成复合膜
‑
第一特异性结合体
‑
氯霉素
‑
第二特异性结合体
‑
金纳米双锥依次叠加的三明治结构，不仅通过避雷针效应，所述金纳米双锥增大了所述倾斜光纤光栅表面的生物链质量，提高了在与所述氯霉素结合时所引起的光纤表面折射率的变化量，而且使所述复合膜的表面等离子体共振效应与所述金纳米双锥的局域表面等离子体共振效应相互影响、相互作用，从而实现对所述氯霉素的增敏及检测极限的放大。
附图说明
[0023]图1为本技术提供的氯霉素传感器的轴向示意图；
[0024]图2为本技术提供的氯霉素传感器的端面示意图；
[0025]图3为本技术提供的氯霉素浓度检测系统的示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本技术进行详细的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的
元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0027]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，其特征在于，包括倾斜光纤光栅、复合膜、第一特异性结合体、第二特异性结合体和金纳米双锥，所述复合膜包括直接带隙半导体层和贵金属薄膜；所述复合膜包覆在所述倾斜光纤光栅的外周壁上，所述第一特异性结合体修饰固定于所述复合膜的表面上，可与氯霉素特异性结合，以使所述氯霉素固定在所述复合膜上；所述金纳米双锥用于固定在所述第二特异性结合体在表面上，所述第二特异性结合体可与所述氯霉素特异性结合，以使所述金纳米双锥固定在所述复合膜上。2.根据权利要求1所述的基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，其特征在于，所述直接带隙半导体层为二硫化钼薄膜，所述贵金属薄膜为金属层。3.根据权利要求1所述的基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，其特征在于，所述金纳米双锥为纳米双锥型金属颗粒。4.根据权利要求1
‑
3中任一所述的基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，其特征在于，所述复合膜的膜厚为45
‑
55nm，所述金纳米双锥的粒径为15
‑
25nm。5.根据权利要求1所述的基于倾斜光纤光栅的氯霉素传感器，其特征在于，所述第一特异性结合体为第一单链DNA。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉雄，王英，黄波，廖常锐，王义平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：