[發明專利]基于光纖微腔回音壁的DNA雜交微流控探測器

有效

• 申請號: 201610866981.7
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN106635773B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 劉波;宋彬彬;張昊;劉海鋒;劉艷格;王志
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34
• 代理公司: 12002 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

一種基于光纖微腔回音壁的DNA雜交微流控探測器，包括拉錐微光纖輔助的“U”型微腔、空芯石英光纖。其中空芯石英光纖與微光纖垂直放置在“U”型微腔內。所述微光纖無需很細便可以提供強倏逝場耦合并激發石英光纖壁內的回音壁模式。空芯石英光纖內壁表面上利用離子吸附作用修飾多聚賴氨酸分子和單鏈DNA探針分子，通過靶ssDNA分子與ssDNA探針分子間的雜交引起所述石英光纖內折射率變化而起作用。本發明具有強魯棒性，高靈敏度，低探測極限，痕量樣本消耗，高度集成化，高度自動化等優點，對高度集成化的生物芯片實驗室的建立具有重大意義。

技術領域

本發明涉及一種光纖回音壁DNA雜交微流控探測器，特別是涉及一種基于微納光纖輔助的微腔回音壁DNA雜交微流控探測器，屬于傳感探測技術領域。

與傳統DNA探測手段相比，其性能在探測靈敏度及微型化尺寸上解決了痕量DNA樣本檢測的難題。

背景技術

自從人類基因組計劃實施以來，越來越多的生物基因序列得到確定，但是一旦某一序列出現混亂，快速測序及準確辨識混亂序列的基因檢測技術將會成為科研工作者的研究目標。因此，探索新型、高效、準確的DNA檢測技術對大量遺傳信息的分析顯得尤為重要。

隨著光纖技術的突破與發展，光纖結構設計靈活，模式調控手段豐富，高度集成化尺寸，為無標記DNA探測器件的發展提供了技術支持。其中光纖回音壁模式因為具有更小的模式體積和極高的品質因子，使其在高精度生物檢測方面具有重大應用價值。光由光密介質向光疏介質傳輸，當入射角度足夠大時，會發生全反射，在彎曲的高折射率界面內，光會被限制在閉合的腔體邊界內，保持穩定的行波傳輸模式，此即為回音壁模式。對于回音壁微諧振腔內的模式，主要能量被束縛在介質腔內，還有一部分能量在腔界面全反射處，由于古斯-漢森相移，泄露于微腔外部表面環境中，這就是模式的倏逝場，這部分能量以指數衰減的形式分布在微腔外表面幾百納米到一微米的范圍內。當微諧振腔外部環境發生變化或微腔外表面粘附納米顆粒或生物分子時，就會引起回音壁共振模式的頻率漂移，因回音壁模式體積很小，且具有很高的品質因子，其譜線線寬非常窄，譜線很微小的漂移也很容易被檢測到，因此，在精細和微量生物探測方面具有重大應用潛力。

目前，大多采用拉錐光纖近場外部耦合方式將光耦合進環形微腔，實現高效率的回音壁模式激發和耦合。此時拉錐光纖的直徑一般要求小于2微米，且錐區較長，以降低因直徑減小對傳輸光能量的限制損耗。但直徑小于2微米的光纖十分脆弱，空氣粉塵污染和擾動對細錐光纖的影響很大，且超凈實驗環境苛刻。鑒于以上不足，研究高魯棒性，高耦合效率，高度集成的光纖回音壁模式耦合方式是順應當今醫療需求的發展目標。

發明內容

本發明目的是克服現有技術的上述不足，提供一種基于微納光纖輔助的微腔回音壁DNA雜交微流控探測器。它可以保證具有較強的近場倏逝波耦合，且結構緊湊，魯棒性和穩定性高，也可以對待測DNA雜交進行實時無標記高靈敏探測。

本發明的技術方案是：