一种光纤SPR生物传感器和传感系统技术方案

本申请公开了一种光纤SPR生物传感器和传感系统，本申请提供的光纤SPR生物传感器，主要利用金膜表面等离极化激元和椭球型纳米粒子产生的局域等离激元相互耦合，增强局部电场强度和电场向外传播的深度，提高了传感器的灵敏度，同时，在镀有金膜的光纤传感器传感区的表面来固定二硫化钼膜，二硫化钼能促进金膜和椭球型金纳米粒子之间的电荷转移，进而增强表面等离体波和待测物质的相互作用，二硫化钼在生物相容性方面具有良好的潜力，可以用于生物分子的检测和诊断应用，本技术方案相比于普通的光纤SPR传感器具有更高的传感灵敏度与化学稳定性，能够实时监测，且其结构紧凑。且其结构紧凑。且其结构紧凑。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤SPR生物传感器和传感系统


[0001]本申请涉及生物传感
，尤其涉及一种光纤SPR生物传感器和传感系统。

技术介绍

[0002]光纤SPR生物传感器是生物传感技术中的一种重要手段，其利用光纤SPR（表面等离子体共振，Surface Plasmon Resonance）效应实现生物分子的检测和分析。光纤SPR生物传感器的技术对生物医学研究、医学诊断、药物开发等领域具有重要意义。在过去的几十年中，随着生物技术和纳米技术的发展，生物传感技术不断得到了改进和完善。其中，SPR生物传感技术因其高灵敏度、高选择性、快速响应和无需标记等优点而备受关注。
[0003]然而，传统的SPR生物传感缺乏足够高的灵敏度来检测更低相对分子质量的生物分子，因此，仍然需要进一步提高传感器的灵敏度，这样有助于扩大传感器的应用范围。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0005]为此，本技术的第一方面提供了一种光纤SPR生物传感器。
[0006]本技术的第二方面提供了一种传感系统。
[0007]有鉴于此，根据本申请的第一方面提出了一种光纤SPR生物传感器，包括：
[0008]光纤本体，所述光纤本体上形成有传感区；
[0009]金膜，所述金膜设置在所述传感区；
[0010]二硫化钼膜，所述二硫化钼膜位于所述传感区，且设置在所述金膜的背离于所述光纤本体的一侧；
[0011]椭球型金纳米粒子层，所述椭球型金纳米粒子层位于所述传感区，设置在所述二硫化钼膜背离于所述金膜的一侧，所述双层椭球型金纳米粒子层包括椭球型金纳米粒子。
[0012]在一种可行的实施方式中，所述二硫化钼膜通过静电自组装法固定于所述金膜。
[0013]在一种可行的实施方式中，所述椭球型金纳米粒子的长半轴为8nm至12nm、短半轴为4nm至6nm、长径比为1.5至3。
[0014]在一种可行的实施方式中，所述椭球型金纳米粒子层包括第一金纳米粒子层与第二金纳米粒子层，所述第一金纳米粒子层与第二金纳米粒子均由若干所述椭球型金纳米粒子组成，所述第一金纳米粒子层通过硫化还原固定法固定在所述二硫化钼膜的表面。
[0015]在一种可行的实施方式中，所述第二金纳米粒子层通过共价键结合法固定在所述第一金纳米粒子层的表面。
[0016]在一种可行的实施方式中，所述传感区由0.4cm至0.6cm多模光纤、0.9cm至1.1cm单模光纤和0.4cm至0.6cm多模光纤去除涂覆层后依次熔接而成。
[0017]在一种可行的实施方式中，所述传感区总长度为1.7cm至2.3cm。
[0018]在一种可行的实施方式中，所述金膜厚度为40nm至60nm，所述二硫化钼膜的厚度为2nm至5 nm。
[0019]在一种可行的实施方式中，所述金膜厚度为50nm；和/或，所述二硫化钼膜的厚度为3nm。
[0020]根据本申请的第二方面提出了一种传感系统，包括：
[0021]宽带光源，所述宽带光源光谱为可见光波段，所述宽带光源连接所述光纤SPR传感器的输入端；
[0022]宽带光谱仪，所述宽带光谱仪连接所述SPR传感器的输出端，所述宽带光谱仪包括数据接口，所述宽带光谱仪通过所述数据接口连接到外部计算机。
[0023]相比现有技术，本技术至少包括以下有益效果：
[0024]本申请提供的光纤SPR生物传感器，主要利用金膜表面等离极化激元于椭球型纳米粒子产生的局域等离激元相互耦合，增强局部电场强度和电场向外传播的深度，提高了传感器的灵敏度，同时，在镀有金膜的光纤传感器传感区的表面来固定二硫化钼膜，二硫化钼能促进金膜和椭球型金纳米粒子之间的电荷转移，进而增强表面等离体波和待测物质的相互作用，进一步提高检测灵敏度，二硫化钼在生物相容性方面具有良好的潜力，可以用于生物分子的检测和诊断应用，二硫化钼可以通过修饰表面来提高生物分子的吸附和识别能力，从而提高传感器的特异性，并且二硫化钼具有较好的化学稳定性和机械稳定性，可以提高传感器的长期稳定性和重复性，本技术方案相比于普通的光纤SPR 传感器具有更高的传感灵敏度与化学稳定性，能够实时监测，且其结构紧凑。
附图说明
[0025]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0026]图1为本申请提供的一种光纤SPR生物传感器一种角度的示意性剖面结构图；
[0027]图2为本申请提供的一种光纤SPR生物传感器另一种角度的示意性剖面结构图；
[0028]图3为本申请提供的一种传感系统的示意性结构图；
[0029]图4为本申请用于测量溶液折射率的反射光谱图；
[0030]图5为本申请测量结果的线性拟合曲线图。
[0031]其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0032]100、光纤本体；200、宽带光源；300、宽带光谱仪；
[0033]110、传感区；120、金膜；130、二硫化钼膜；140、椭球型金纳米粒子层；
[0034]111、单模光纤；112、多模光纤。
具体实施方式
[0035]为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请的技术方案做详细的说明，应当理解本申请以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0036]如图1
‑
2所示，根据本申请的第一方面提出了一种光纤SPR生物传感器，包括：光纤本体100，所述光纤本体100上形成有传感区110；金膜120，所述金膜120设置在所述传感区
110；二硫化钼膜130，所述二硫化钼膜130位于所述传感区110，且设置在所述金膜120的背离于所述光纤本体100的一侧；椭球型金纳米粒子层140，所述椭球型金纳米粒子层140位于所述传感区110，设置在所述二硫化钼膜130背离于所述金膜120的一侧，所述椭球型金纳米粒子层140包括椭球型金纳米粒子。
[0037]本申请提供的光纤SPR生物传感器，主要利用金膜120表面等离极化激元于椭球型纳米粒子产生的局域等离激元相互耦合，增强局部电场强度和电场向外传播的深度，提高了传感器的灵敏度，同时，在镀有金膜120的光纤传感器传感区110的表面来固定二硫化钼膜130，二硫化钼能促进金膜120和椭球型金纳米粒子之间的电荷转移，进而增强表面等离体波和待测物质的相互作用，进一步提高检测灵敏度，二硫化钼在生物相容性方面具有良好的潜力，可以用于生物分子的检测和诊断应用，二硫化钼可以通过修饰表面来提高生物分子的吸附和识别能力，从而提高传感器的特异性，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤SPR生物传感器，其特征在于，包括：光纤本体，所述光纤本体上形成有传感区；金膜，所述金膜设置在所述传感区；二硫化钼膜，所述二硫化钼膜位于所述传感区，且设置在所述金膜的背离于所述光纤本体的一侧；椭球型金纳米粒子层，所述椭球型金纳米粒子层位于所述传感区，设置在所述二硫化钼膜背离于所述金膜的一侧，所述椭球型金纳米粒子层包括椭球型金纳米粒子。2.根据权利要求1所述的光纤SPR生物传感器，其特征在于：所述二硫化钼膜通过静电自组装法固定于所述金膜。3.根据权利要求1所述的光纤SPR生物传感器，其特征在于：所述椭球型金纳米粒子的长半轴为8nm至12nm、短半轴为4nm至6nm、长径比为1.5至3。4.根据权利要求1所述的光纤SPR生物传感器，其特征在于：所述椭球型金纳米粒子层包括第一金纳米粒子层与第二金纳米粒子层，所述第一金纳米粒子层与第二金纳米粒子均由若干所述椭球型金纳米粒子组成，所述第一金纳米粒子层通过硫化还原固定法固定在所述二硫化钼膜的表面。5.根据权利要求4所述的光纤SPR生物传感器，其特征在于：所述第二金纳米粒子层通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利安，尹博，姚瑞钦，王浩，王琦，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：新型
国别省市：