一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器制造技术

本发明专利技术一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器，包括：光信号发射模块产生固定波长范围内的光信号；光传感监测模块接收光信号发射模块传送的固定波长范围内光信号，更换不同折射率的待测样品，光传感监测模块得到不同折射率样品激发出金双锥体纳米粒子LSPR效应的光信号；光信号接收分析模块接收光传感监测模块传送的不同折射率样品激发出金双锥体纳米粒子LSPR效应的光信号，得到待测样品的光谱，基于LSPR光谱的变化，进而得到待测样品的折射率响应；本发明专利技术解决了现有技术中LSPR光纤生物传感器体折射率灵敏度低的问题，实现了共振波长及灵敏度可调谐性，并使得LSPR光纤生化传感器具备接入光纤通讯网络的应用前景。讯网络的应用前景。讯网络的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器


[0001]本专利技术属于光纤传感领域，涉及一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器。

技术介绍

[0002]当一束光波入射到具有亚波长尺寸的金属纳米颗粒时，其表面的自由电子发生振荡现象，表面等离激元波被限制在颗粒附近，称为局域表面等离激元共振(Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR)。纳米颗粒周围折射率的变化会引起LSPR波长和吸光度变化，通过观察LSPR波长和吸光度可以获得金属颗粒表面附近折射率的变化量，进而实现体折射率传感。此外，LSPR因金属颗粒具有近场灵敏度高的优点，十分适用于分子检测应用。
[0003]现有光纤LSPR传感器中使用的金属纳米颗粒主要是金纳米球、金纳米星和金纳米棒等，通常在可见光波段中工作，体折射率灵敏度较低。具有尖端形状的金属纳米颗粒会进一步激发局域场增强，良好的光约束能力可以实现表面折射率灵敏度的提高。传统光纤LSPR传感器中金属纳米颗粒的几何形状缺少合适的尖锐特征，无法激发尖端场增强效应，故表面折射率灵敏度较低。此外，目前光纤LSPR传感器无法实现通信波段传感，也是其难以实现广泛普及的主要原因。
[0004]综上所述，传统光纤LSPR传感技术无法满足高灵敏度生物分子检测的需求，且无法打破与通讯光纤传输网络相融合的技术屏障，在早期疾病、精准医疗等领域的发展和应用受到了很大制约。如何实现生物分子的精准识别，一直是光纤LSPR传感器的巨大挑战。/>
技术实现思路

[0005]传统光纤LSPR传感技术无法满足高灵敏度生物分子检测的需求，且无法打破与通讯光纤传输网络相融合的技术屏障，在早期疾病、精准医疗等领域的发展和应用受到了很大制约，如何实现生物分子精准识别，一直是光纤LSPR传感器的巨大挑战，为了解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器，包括：光信号发射模块、光传感监测模块和光信号接收分析模块；
[0007]光信号发射模块产生固定波长范围内的光信号；
[0008]光传感监测模块接收光信号发射模块传送的固定波长范围内的光信号，
[0009]光传感监测模块包括对固定波长范围内光信号进行传输的传输光纤；
[0010]流通不同待测样品的流通池；光纤传感区域固定在流通池的内部；
[0011]多个附着在传输光纤的传感区域的金双锥体纳米粒子；
[0012]多个金双锥体纳米粒子随机分布在光纤传感区域中纤芯的外表面；
[0013]更换不同折射率的待测样品，光传感监测模块得到不同折射率样品激发出金双锥
体纳米粒子LSPR效应的光信号；
[0014]光信号接收分析模块接收光传感监测模块传送的不同折射率样品激发出金双锥体纳米粒子LSPR效应的光信号，得到待测样品的光谱，基于LSPR光谱的变化，进而得到待测样品的折射率响应。
[0015]进一步地：光信号发射模块包括产生固定波长范围内光信号的宽带光源。
[0016]进一步地：宽带光源采用卤素灯HL
‑
2000，工作波长为360
‑
2000nm。
[0017]进一步地：其特征在于：流通池与传输光纤接触部分密封连接。
[0018]进一步地：光纤传感区域为传输光纤裸漏的纤芯，其中纤芯外表面附着有金双锥体纳米粒子。
[0019]进一步地：传输光纤采用多模光纤，型号为HP，400/430
‑
37/730E。
[0020]进一步地：金双锥体纳米粒子的两端为锥体，横切面为正五边形，平均长度为40
‑
500nm、平均宽度为18
‑
112nm、纵横比为2.4
‑
5.2。
[0021]进一步地：光信号接收分析模块包括光纤光谱仪和电脑；
[0022]传输光纤将不同折射率样品激发出LSPR效应的光信号传送给光纤光谱仪；
[0023]光纤光谱仪对不同样品的光信号进行光谱检测；
[0024]电脑基于不同光谱检测结果，分析光谱中LSPR波长的变化，得到传感器的折射率响应。
[0025]本专利技术提供的一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器，把金双锥体纳米粒子固定在光纤传感区域的外表面，当外界折射率改变时，会引起共振波长和吸光度的变化，根据共振波长移动量或吸光度的变化量实现对溶液折射率监测。该LSPR传感器主要是利用金双锥体纳米粒子产生的局域表面等离激元以及尖端场增强效应来提高灵敏度，从而可实现高灵敏度生物分子的特异性检测。本专利技术解决了现有技术中LSPR光纤生物传感器体折射率灵敏度及表面折射率较低的问题，可实现工作波长和灵敏度的可控调谐，并具有与光纤通讯网络融合的应用前景。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术中实验系统示意图；
[0028]图2为本专利技术中包含流通池的光纤传感区域示意图；
[0029]图3为本专利技术中在不同纵横比下金双锥体纳米粒子的消光谱；
[0030]图4是本专利技术金双锥体纳米粒子的视图；
[0031]图5是本专利技术金双锥体纳米粒子的纵向切界面图；
[0032]图6是本专利技术金双锥体纳米粒子的横向切界面图。
[0033]附图标记：1
‑
样品流通软管；2
‑
蠕动泵；3
‑
样品池；4
‑
废液池；5
‑
光源；6
‑
传输光纤；7
‑
光纤传感区域；8
‑
光纤光谱仪；9
‑
数据线；10
‑
电脑；11
‑
涂覆层；12
‑
金双锥体纳米粒子；13
‑
纤芯；14
‑
包层；15
‑
流通池；16
‑
样品流入口；17
‑
样品流出口。
具体实施方式
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器，其特征在于：包括：光信号发射模块、光传感监测模块和光信号接收分析模块；光信号发射模块产生固定波长范围内的光信号；光传感监测模块接收光信号发射模块传送的固定波长范围内的光信号；光传感监测模块包括对固定波长范围内光信号进行传输的传输光纤；所述传输光纤包括光纤传感区域；流通不同待测样品的流通池；光纤传感区域固定在流通池的内部；多个附着在光纤传感区域的金双锥体纳米粒子；多个金双锥体纳米粒子随机分布在光纤传感区域中纤芯的外表面；更换不同折射率的待测样品，光传感监测模块得到不同折射率样品激发出金双锥体纳米粒子LSPR效应的光信号；光信号接收分析模块接收光传感监测模块传送的不同折射率样品激发出金双锥体纳米粒子LSPR效应的光信号，得到待测样品的光谱，基于LSPR光谱的变化，进而得到待测样品的折射率响应。2.根据权利要求1的一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器，其特征在于：光信号发射模块包括产生固定波长范围内光信号的宽带光源。3.根据权利要求2的一种基于金双锥体纳米粒子的高灵敏度近红外LSPR光纤生化传感器，其特征在于：宽带光源采用卤素灯HL
‑
2000，工作波长为360
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2000nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈诗蒙，张潮，王佳慧，宋永欣，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：