[發(fā)明專利]一種S形光纖錐免疫傳感器、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110733686.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN113406324B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于永森;郭萬美;國(guó)旗;王博;金光勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/543
• 分類號(hào): G01N33/543
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本發(fā)明公開了一種S形光纖錐免疫傳感器、制備方法及其應(yīng)用，屬于光纖生物傳感器領(lǐng)域，本發(fā)明將氧化石墨烯和金納米粒子分別自組裝至S形光纖錐表面用作復(fù)合生物敏感膜，氧化石墨烯與光纖表面充分連接，加大生物傳感支撐面和方便后續(xù)生化分子連接的作用，金納米粒子與氧化石墨烯結(jié)合又可以與納米抗體牢固結(jié)合，有生物連接及信號(hào)放大的作用，將兩種材料結(jié)合制備成復(fù)合敏感膜，再連接體積小、親和力高、特異性強(qiáng)的納米抗體以實(shí)現(xiàn)對(duì)癌胚抗原的特異性識(shí)別與結(jié)合，有提高抗原檢測(cè)特異性、穩(wěn)定性和靈敏度的作用。該方法制備光學(xué)免疫傳感器，其制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、周期短，且該免疫傳感器提高靈敏度、特異性和穩(wěn)定性，并且響應(yīng)快，可無標(biāo)簽在線檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖生物傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種S形光纖錐免疫傳感器、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)是惡性腫瘤疾病診斷過程中不可或缺的一項(xiàng)操作，可以提高腫瘤疾病診斷的準(zhǔn)確性。癌胚抗原作為常見的腫瘤標(biāo)志物之一，在許多人類癌癥中過表達(dá)，并在惡性腫瘤的鑒別診斷、療效評(píng)價(jià)以及病情監(jiān)測(cè)等方面具有十分重要的臨床價(jià)值。光纖生物傳感技術(shù)是一種將光纖傳感技術(shù)與生物特異性識(shí)別技術(shù)相融合而得到的多學(xué)科交叉的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，可用于生化分子檢測(cè)領(lǐng)域。作為一種常用的光纖結(jié)構(gòu)，基于光纖模間干涉原理的傳感器件近年來得到了廣泛的研究與應(yīng)用。光纖生物傳感器因其具有體積小、靈敏度高、免標(biāo)記、可在線、生物兼容性好、抗電磁干擾等特點(diǎn)，可應(yīng)用于免疫檢測(cè)、基因診斷、癌癥篩查、藥物研發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等生物化學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域。光纖生物傳感器的工作原理為：通過對(duì)光纖的表面進(jìn)行功能化修飾與處理，綁定探針生物分子，使光纖生物傳感器具有特異性識(shí)別的能力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定生物分子的低濃度特異性檢測(cè)。

目前，研究較熱門的光纖生物傳感器有長(zhǎng)周期光纖光柵生物傳感、光纖布拉格光柵生物傳感器，傾斜光纖光柵生物傳感器和D型光纖生物傳感。目前為止，其中光纖免疫傳感器中用到的生物敏感材料多數(shù)為單純的氧化石墨烯或金納米粒子等，生物探針分子多數(shù)為傳統(tǒng)的單克隆抗體。雖然上述幾種光纖生物傳感器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易操作，但是其折射率靈敏度、特異性等并不高。為了提高光纖生物傳感器的靈敏度、特異性以及使器件更加小型化，許多新的微結(jié)構(gòu)光纖及敏化材料不斷被提出，他們?cè)谏镝t(yī)療診斷、食品監(jiān)測(cè)、藥物研發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域已凸顯了潛在的應(yīng)用價(jià)值。S形光纖錐結(jié)構(gòu)是一種馬赫-曾德爾模間干涉結(jié)構(gòu)，制作簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、靈敏度高，基于該結(jié)構(gòu)的光纖生物傳感器在生物分子的檢測(cè)方面具有較大的研究潛力。氧化石墨烯與金納米粒子均具有較高的穩(wěn)定性、比表面積、光學(xué)性能、生物親和性，將二者結(jié)合可以用作較好的敏化材料。隨著抗體技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已研究出與傳統(tǒng)抗體相比體積小、親和力更高、特異性更強(qiáng)的納米抗體。另外，納米抗體還具有穩(wěn)定、制備簡(jiǎn)單、周期短、耐酸堿等特性。因此，納米抗體更適合作為探針分子用于生物傳感器以提高生物傳感器的特異性、靈敏度及穩(wěn)定性等特性。因此，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡(jiǎn)單、靈敏度及特異性高、穩(wěn)定性好的光纖免疫傳感器具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是：提供一種氧化石墨烯/金納米粒子復(fù)合膜功能化的S形光纖錐免疫傳感器的制備方法及應(yīng)用。首先利用熔接機(jī)制備S形光纖錐作為傳感平臺(tái)，可以提高對(duì)環(huán)境折射率響應(yīng)的靈敏度；然后將氧化石墨烯和金納米粒子分別自組裝至S形光纖錐表面用作復(fù)合生物敏感膜，其中氧化石墨烯是片狀結(jié)構(gòu)，因其具有較大的比表面積、光學(xué)透過性和生物親和性，可以與光纖表面充分連接，起到了加大生物傳感支撐面和方便后續(xù)生化分子連接的作用，金納米粒子是類似橢圓球狀的結(jié)構(gòu)因其具有較大的比表面積、優(yōu)于氧化石墨烯的生物親和性，既可以與氧化石墨烯結(jié)合又可以與納米抗體牢固結(jié)合，起到了生物連接及信號(hào)放大的作用，因此將這兩種材料結(jié)合制備成復(fù)合敏感膜的特性優(yōu)于單個(gè)成分組成的敏感膜；最后再連接體積小、親和力高、特異性強(qiáng)的納米抗體以實(shí)現(xiàn)對(duì)癌胚抗原的特異性識(shí)別與結(jié)合，起到了提高抗原檢測(cè)特異性、穩(wěn)定性和靈敏度的作用。因此，利用上述方法制備光學(xué)免疫傳感器，其制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、周期短，且該免疫傳感器極大的提高了靈敏度、特異性和穩(wěn)定性，并且響應(yīng)快，可無標(biāo)簽在線檢測(cè)。

本發(fā)明通過以下方案實(shí)現(xiàn):