專利名稱：一種光纖生物探針及其制作方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及免疫檢測技術(shù)，特別涉及一種不取樣檢測生物分子活性的光纖 生物探針及制備方法和用途。
技術(shù)背景光纖生物傳感器技術(shù)在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已得到廣泛的關(guān)注，尤其在 分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、軍事醫(yī)學(xué)、流程控制和環(huán)境監(jiān)測等方面勻已進(jìn)行了基 礎(chǔ)和應(yīng)用的研究。光纖倏逝波生物傳感器采用光波在光纖內(nèi)以全反射方式傳輸 式產(chǎn)生的倏逝波激發(fā)光纖纖芯表面的標(biāo)記有熒光染料的生物分子，從而檢測以 某種方式附著于纖芯表面倏逝波場范圍內(nèi)的生物物質(zhì)的屬性及其含量。目前在 其檢測技術(shù)中，采用的是對檢測物取樣、稀釋，然后放入檢測容器中對其進(jìn) 行檢測。上述技術(shù)的缺點(diǎn)是1. 對檢測結(jié)果影響因素多。檢測物處理步驟復(fù)雜。2. 檢測靈敏度低。對檢測物取樣使得待測成分降低3. 無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，為了檢測過程中減少 影響檢測結(jié)果的因素、提高檢測靈敏度，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測，從而提供一種 可用于血液學(xué)、人體及動(dòng)物病毒學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、腫瘤學(xué)、分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)及藥 物學(xué)、食品衛(wèi)生學(xué)等學(xué)科；可用于醫(yī)院臨床疾病和健康狀況診斷；并且使用簡 單，價(jià)格低廉的能實(shí)現(xiàn)不取樣檢測的光纖生物探針及制備方法和用途。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的光纖生物探針包括光纖纖芯，改性層和感應(yīng)膜層三部分；其 中改性層位于固體基片和感應(yīng)膜層之間，改性層通過共價(jià)鍵分別與固體基片和 感應(yīng)膜層連接。
本發(fā)明光纖生物探針的用途是制作生物抗體光纖傳感器，該傳感器包括光 纖探針，光源，檢測器，其中光纖探針包括兩部分，敏感段和傳輸段。光源發(fā) 出的光由光纖探針傳輸段的端面耦合到光纖探針內(nèi)，使敏感段表面帶有熒光標(biāo) 記的抗體受激后發(fā)光，由傳輸段將激發(fā)光傳輸給檢測器。本發(fā)明所述的光纖探針是纖芯直徑為微米量級的一段光纖，傳輸段帶有包 層，敏感段無包層。敏感段表面經(jīng)過處理，生長一層功能化層和敏感層。可以 采用共價(jià)鍵合法，使功能化層生長在敏感段上；可以采用成鍵的方法，使敏感 層生長在功能化層上，此時(shí)功能化層中的醛基與敏感層中的氨基結(jié)合在一起。本發(fā)明所述的功能化層，是將清洗后并帶有活性基團(tuán)-羥基的敏感段，經(jīng)丙 酮混合溶液處理后形成，用于固定與檢測物相對應(yīng)的抗原或抗體。丙酮混合溶 液中的三氨丙基三乙氧基硅垸和氯基硅垸化試劑體積比為1: 30，體積百分比 濃度為10%V/V。本發(fā)明所述的敏感層，是將帶有功能化層的敏感段經(jīng)戊二醛水溶液處理后 形成，使功能化層表面產(chǎn)生活性基團(tuán)-醛基，用于固定生物分子。戊二醛水溶液 中戊二醛的體積百分比濃度為5%V/V。本發(fā)明光纖探針的制作過程，由以下步驟完成
1. 光纖的處理將一段石英光纖分兩部分， 一部分除去包層露出纖芯，作 為敏感段，用于生長功能化層和敏感層。另一部分保留包層作為傳輸段，用于 傳遞光信號。
2. 表面功能化處理用常規(guī)方法清潔敏感段表面，使其表面帶有易于與硅 垸化發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)——羥基。將清潔處理后的敏感段浸入丙酮混合 溶液中，進(jìn)行充分反應(yīng)，使其帶有氨基。所述的丙酮混合溶液中包括三氨丙基 三乙氧基硅烷和氯基硅烷化試劑，三氨丙基三乙氧基硅烷和氯基硅烷化試劑體 積比為h 30，其體積百分比濃度為10%V/V。
3. 生長敏感層將經(jīng)過表面功能化處理的敏感段，浸入戊二醛水溶液中進(jìn) 行反應(yīng)，使其表面帶有易與功能化層共價(jià)固定在敏感段上的生物分子發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)的活性基團(tuán)，醛基。再將其浸入到用于檢測生物分子所配制的溶液中充分 反應(yīng)，生成敏感層。所述的戊二醛水溶液中戊二醛的體積百分比濃度為5%V/V。本發(fā)明的工作過程將敏感段置于待測物中，使中的抗原產(chǎn)生特異性免疫
反應(yīng)，吸附于敏感層表面上；再置于帶有熒光標(biāo)記的抗體溶液中，由于同種生 物抗原與抗體較強(qiáng)的相互作用，將溶液中熒光標(biāo)記的抗體吸附在待測物抗原表 面上。利用光源將激發(fā)光耦合到光纖探針內(nèi)，使其表面帶有熒光標(biāo)記的抗體受 激后發(fā)光，由傳輸段將激發(fā)光傳輸給檢測器，檢測器將激發(fā)光進(jìn)行光/電信號轉(zhuǎn) 換后傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)即可快速、準(zhǔn)確地對生物體內(nèi)有無抗原及含量多少 進(jìn)行測定。本發(fā)明生物抗體光纖傳感器，解決了在不取樣的前提下深入生物體內(nèi),對生 物體內(nèi)的待測物進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地的測定，對生物體無毒副作用。本發(fā)明光纖 探針的制作方法，提高了光纖傳感器檢測的靈敏度，操作簡單，方便快捷。


圖1是本發(fā)明生物抗體光纖傳感器的結(jié)構(gòu)圖，包括1光纖探針、2敏感段、 3傳輸段、4光源、5檢測器。圖2是敏感段表面的結(jié)構(gòu)圖，圖中2包括a功能化層、b敏感層。圖3所示敏感段表面上c為檢測物，d為帶有FITC (異硫氰酸)熒光標(biāo)記 的抗體羊抗人IgG。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明如圖1所示光纖探針1采用直徑為微米量級的石英光纖，光源4采 用氬離子激光器，選用的激光波長處于熒光染料的最大吸收波長位置。檢測器 5采用J-Y光譜儀公司的LABRAM UV LABRAM Infinity光譜儀。本發(fā)明敏感段表面結(jié)構(gòu)如圖2所示，功能化層a在最里層，敏感b是經(jīng)功 能化層a固定在敏感段的表面上。如圖3所示由于特異性免疫反應(yīng)，將待測物 抗原c吸附在敏感層b上，再將帶有熒光標(biāo)記的抗體d吸附在待測物抗原c上， 形成對待測物抗原c夾心檢測。敏感層形成過程采用纖芯直徑為100um,長10cm的石英光纖制作光纖探針，敏感段為42mm。 按清潔石英的常規(guī)方法將敏感段清潔干凈，進(jìn)行硅烷化處理，然后再進(jìn)行醛基 化處理，用共價(jià)鍵合法生成功能化層a。將乙肝抗體即敏感層b用成鍵法固定 在功能化層a的表面上。檢測過程將上述清潔的光纖敏感段置入小鼠的血管中進(jìn)行檢測，若小鼠體內(nèi)有乙肝
抗原C即會(huì)與敏感段表面上的敏感層b發(fā)生特異性反應(yīng)而吸附于敏感層b的表面上，否則與敏感層b無任何特異性反應(yīng)。經(jīng)過5分鐘后移出敏感段，放入經(jīng)FITC 標(biāo)記的羊抗人IgG溶液中。若光纖表面有乙肝抗原c， FITC標(biāo)記的羊抗人IgG 會(huì)與其發(fā)生特異性反應(yīng)而吸附于敏感層b表面上。然后通過光源、檢測器和計(jì) 算機(jī)快速、準(zhǔn)確的對小鼠進(jìn)行有無乙肝抗原及含量多少的測定。
權(quán)利要求
1.一種光纖生物探針，其特征是該光纖生物探針包括光纖纖芯，功能化層和敏感層三部分；其一功能化層位于固體基片和敏感層之間，功能化層通過共價(jià)鍵分別與固體基片和敏感層連接；其二光纖生物探針包括無包層的敏感段和有包層的傳輸段兩部分，光源發(fā)出的光由光纖探針傳輸段的端面耦合到光纖探針內(nèi)，使敏感段表面帶有熒光標(biāo)記的抗體受激后發(fā)光，由傳輸段將激發(fā)光傳輸給檢測器；所述的功能化層，是將清洗后并帶有活性基團(tuán)-羥基的敏感段，經(jīng)丙酮混合溶液處理后形成，用于固定與檢測物相對應(yīng)的抗原或抗體；所述的敏感層，是將帶有功能化層的敏感段經(jīng)戊二醛水溶液處理后形成，使功能化層表面產(chǎn)生活性基團(tuán)-醛基，用于固定生物分子。
2. —種光纖生物探針的制作方法，其特征在于以下步驟光纖的處理將一段石英光纖分兩部分， 一部分除去包層露出纖芯，作為 敏感段，用于生長功能化層和敏感層；另一部分保留包層作為傳輸段，用于傳 遞光信號；表面功能化處理用常規(guī)方法清潔敏感段表面，使其表面帶有易于與硅烷 化發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)——羥基；將清潔處理后的敏感段浸入丙酮混合溶 液中，進(jìn)行充分反應(yīng)，使其帶氨基；生長敏感層將經(jīng)過表面功能化處理的敏感段，浸入戊二醛水溶液中進(jìn)行 反應(yīng)，使其表面帶有易與功能化層共價(jià)固定在敏感段上的生物分子發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)的活性基團(tuán)——醛基；再將其浸入到用于檢測生物分子所配制的溶液中充分 反應(yīng)，生成敏感層。
3、 按照權(quán)利要求2所述的一種光纖生物探針的制作方法，其特征在于所述 的丙酮混合溶液中包括三氨丙基三乙氧基硅烷和氯基硅垸化試劑，三氨丙基三 乙氧基硅烷和氯基硅烷化試劑體積比為1: 30，其體積百分比濃度為10%V/V;
4、 按照權(quán)利要求2所述的一種光纖生物探針的制作方法，其特征在于所述 的戊二醛水溶液中戊二醛的體積百分比濃度為5%V/V。
5、光纖生物探針的用途是制作生物抗體光纖傳感器,該傳感器包括光纖生 物探針(1)，光源(4)，檢測器(5)，其中光纖生物探針(1)包括兩部分， 敏感段(2)和傳輸段(3);光源發(fā)出的光由光纖探針傳輸段(3)的端面耦合 到光纖生物探針(1)內(nèi)，使敏感段(2)表面帶有熒光標(biāo)記的抗體受激后發(fā)光， 由傳輸段(3)將激發(fā)光傳輸給檢測器(5)。
全文摘要
本發(fā)明屬于光纖檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生物抗體光纖傳感器及其制作方法和用途。本發(fā)明的生物抗體光纖傳感器由光纖探針，光源，檢測器構(gòu)成，其中光纖探針包括敏感段和傳輸段兩部分，敏感段表面經(jīng)過處理，生長一層功能化層和敏感層；功能化層是將清洗后帶有活性基團(tuán)-羥基的敏感段，經(jīng)丙酮混合溶液處理后形成，用于固定與檢測物相對應(yīng)的抗原或抗體；敏感層是將帶有功能化層的敏感段經(jīng)戊二醛水溶液處理后形成，使功能化層表面產(chǎn)生活性基團(tuán)-醛基，用于固定生物分子。本發(fā)明用于對生物體內(nèi)的待測物進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地的測定，對生物體無毒副作用，檢測靈敏度高，操作簡單，方便快捷。
文檔編號G01N33/48GK101118216SQ200710056039
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者孔祥貴, 孫雅娟, 張友林, 曾慶輝, 朝克夫 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所