[發明專利]光纖生物傳感器的應用方法

無效

• 申請號: 200710058309.6
• 申請日: 2007-07-19
• 公開（公告）號: CN101126714A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 李恩邦
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/45;G01N33/48
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及一種光纖生物傳感器的應用方法，特別是一種基于光纖中高階模干涉的光纖生物傳感器的應用方法，屬光纖生物傳感領域。

背景技術

生物傳感器是用于檢測和識別生物活性材料的重要手段，這些活性材料可以是酶、蛋白質、DNA、抗體、抗原、生物膜等。生物傳感器在微生物檢測、藥物篩選、血液分析、DNA分析、抗原/抗體分析、各類疾病的診斷與檢測、新藥的開發、食品檢驗以及有毒氣體檢測等方面發揮著極其重要的作用。現有生物傳感器按其功能可分為微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等。在由各種不同原理構成的生物傳感器中，光學生物傳感器，特別是光纖生物傳感器以其高靈敏度、可實現快速在線檢測以及可用于現場檢測等顯著特點而受到普遍的重視并得到迅速發展。采用表面等離子體共振技術(Surface?Plasmon?Resonance，簡稱SPR)的光學生物傳感器自從1982年Nylander等首次將SPR技術用于免疫傳感器領域以來更是以驚人的速度發展，并得到廣泛應用。SPR是在金屬和電介質界面傳播的自由電子的振蕩波與在電介質內傳播的具有特定波長和偏振態的光波場產生諧振，而使光波的能量產生衰減的一種物理現象。當金屬膜及沉積在金屬上的材料的厚度、介電常數等發生變化時，SPR諧振波長或諧振角會發生相應變化。如果將生物活性材料固定在金屬膜上，當與另一種生物活性材料發生結合特異性時，由于膜厚度的變化，SPR諧振波長或諧振角會發生變化。所以，采用SPR技術可檢測和識別不同生物活性材料之間的特異性結合。目前，SPR技術被廣泛地應用于各種表面技術的研究中，已經成為生物傳感中的關鍵技術和方法，同時也成為微生物檢測以及研究分子反應動力學的重要手段。SPR中金屬膜的制作一般采用濺射的方法，要求設備及其它條件較高。SPR所需金屬膜的厚度在幾十納米，需要精確控制才能獲得良好的SPR效果。常用的金屬為金、銀等材料，對金而言，其SPR諧振波長在紅光波段，而且要選擇合適偏振方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光纖生物傳感器的應用方法，以該方法檢測生物材料具有操作過程簡單、易于實現、靈敏度高等特點。

本發明是通過下述技術方案加以實現的，一種光纖生物傳感器的應用方法，所述的光纖生物傳感器包括封閉的樣品池104，樣品池內設置一段無芯光纖102，無芯光纖的兩端無偏心對接單模輸入光纖101和單模輸出光纖107。以上述光纖生物傳感器檢測包括酶、細胞、基因、抗原、抗體的生物材料的方法，其特征在于包括以下過程：

1，首先在無芯光纖周圍表面涂敷或浸漬涂上能與被檢測生物材料發生結合的親和膜，于是由單模輸入光纖傳來的單模光在無芯光纖與固定在其周圍表面的親和膜以及周圍介質構成的多模光波導內產生多個圓對稱的高階模，高階模沿所述多模光波導傳播，在無芯光纖與單模輸出光纖的界面產生多模干涉，在特定的波長產生干涉極大或干涉極小；

2，然后將含有需要檢測的生物材料的液體注入樣品池，則生物材料與親和膜結合，親和膜厚度增加，于是使在多模光波導內傳播的高階模的傳播常數發生改變，從而使干涉極大或干涉極小對應的波長產生相應的變化，測量干涉極大或干涉極小對應的光波長的變化即可得到無芯光纖表面生物親和膜發生結合的情況，由此檢測和識別待測生物材料是否存在以及存在的量的多少或濃度信息。

本發明所涉及的光纖生物傳感器的特點是：1)傳感器結構極其簡單，制作容易，只需普通的單模通信光纖和無芯光纖，使用通用的光纖熔接機即可完成傳感器的光學制作。由于傳感器本身造價低廉，可以實現真正意義上的一次性使用。2)可采用常用的化學及其它方法將生物材料固定在無芯光纖表面，而無需特殊的技術和設備。3)光波長檢測可采用通用的光譜分析儀即可完成。4)具有波長編碼特征，且由于輸入/輸出光纖均為單模光纖，適合于遠程和在線檢測。

附圖說明

圖1為光纖生物傳感器結構示意圖。

圖中：101為單模輸入光纖；102為無芯光纖；103為固定在無芯光纖表面的生物材料的親和膜；104為樣品池；105為樣品注入口；106為光纖固定膠；107為單模輸出光纖。

圖2為光纖生物傳感實驗裝置儀示意圖。

圖中：100為光纖生物傳感器；201為寬帶光源；202為傳輸光纖；203為恒溫水槽；204為波長解調儀。

圖3為實測抗原/抗體反應過程曲線圖。

具體實施方式