专利名称：一种光纤生物探针及其制作方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及免疫检测技术，特别涉及一种不取样检测生物分子活性的光纤 生物探针及制备方法和用途。
技术背景光纤生物传感器技术在科学和工业领域的应用已得到广泛的关注，尤其在 分子生物学、医学诊断、军事医学、流程控制和环境监测等方面匀已进行了基 础和应用的研究。光纤倏逝波生物传感器采用光波在光纤内以全反射方式传输 式产生的倏逝波激发光纤纤芯表面的标记有荧光染料的生物分子，从而检测以 某种方式附着于纤芯表面倏逝波场范围内的生物物质的属性及其含量。目前在 其检测技术中，采用的是对检测物取样、稀释，然后放入检测容器中对其进 行检测。上述技术的缺点是1. 对检测结果影响因素多。检测物处理步骤复杂。2. 检测灵敏度低。对检测物取样使得待测成分降低3. 无法进行远距离检测。 发明内容本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点和不足，为了检测过程中减少 影响检测结果的因素、提高检测灵敏度，同时能实现远程检测，从而提供一种 可用于血液学、人体及动物病毒学、兽医学、肿瘤学、分子生物学、医学及药 物学、食品卫生学等学科；可用于医院临床疾病和健康状况诊断；并且使用简 单，价格低廉的能实现不取样检测的光纤生物探针及制备方法和用途。本发明的目的是这样实现的本发明提供的光纤生物探针包括光纤纤芯，改性层和感应膜层三部分；其 中改性层位于固体基片和感应膜层之间，改性层通过共价键分别与固体基片和 感应膜层连接。
本发明光纤生物探针的用途是制作生物抗体光纤传感器，该传感器包括光 纤探针，光源，检测器，其中光纤探针包括两部分，敏感段和传输段。光源发 出的光由光纤探针传输段的端面耦合到光纤探针内，使敏感段表面带有荧光标 记的抗体受激后发光，由传输段将激发光传输给检测器。本发明所述的光纤探针是纤芯直径为微米量级的一段光纤，传输段带有包 层，敏感段无包层。敏感段表面经过处理，生长一层功能化层和敏感层。可以 采用共价键合法，使功能化层生长在敏感段上；可以采用成键的方法，使敏感 层生长在功能化层上，此时功能化层中的醛基与敏感层中的氨基结合在一起。本发明所述的功能化层，是将清洗后并带有活性基团-羟基的敏感段，经丙 酮混合溶液处理后形成，用于固定与检测物相对应的抗原或抗体。丙酮混合溶 液中的三氨丙基三乙氧基硅垸和氯基硅垸化试剂体积比为1: 30，体积百分比 浓度为10%V/V。本发明所述的敏感层，是将带有功能化层的敏感段经戊二醛水溶液处理后 形成，使功能化层表面产生活性基团-醛基，用于固定生物分子。戊二醛水溶液 中戊二醛的体积百分比浓度为5%V/V。本发明光纤探针的制作过程，由以下步骤完成
1. 光纤的处理将一段石英光纤分两部分， 一部分除去包层露出纤芯，作 为敏感段，用于生长功能化层和敏感层。另一部分保留包层作为传输段，用于 传递光信号。
2. 表面功能化处理用常规方法清洁敏感段表面，使其表面带有易于与硅 垸化发生化学反应的活性基团——羟基。将清洁处理后的敏感段浸入丙酮混合 溶液中，进行充分反应，使其带有氨基。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试剂，三氨丙基三乙氧基硅烷和氯基硅烷化试剂体 积比为h 30，其体积百分比浓度为10%V/V。
3. 生长敏感层将经过表面功能化处理的敏感段，浸入戊二醛水溶液中进 行反应，使其表面带有易与功能化层共价固定在敏感段上的生物分子发生化学 反应的活性基团，醛基。再将其浸入到用于检测生物分子所配制的溶液中充分 反应，生成敏感层。所述的戊二醛水溶液中戊二醛的体积百分比浓度为5%V/V。本发明的工作过程将敏感段置于待测物中，使中的抗原产生特异性免疫
反应，吸附于敏感层表面上；再置于带有荧光标记的抗体溶液中，由于同种生 物抗原与抗体较强的相互作用，将溶液中荧光标记的抗体吸附在待测物抗原表 面上。利用光源将激发光耦合到光纤探针内，使其表面带有荧光标记的抗体受 激后发光，由传输段将激发光传输给检测器，检测器将激发光进行光/电信号转 换后传输给计算机，计算机即可快速、准确地对生物体内有无抗原及含量多少 进行测定。本发明生物抗体光纤传感器，解决了在不取样的前提下深入生物体内,对生 物体内的待测物进行快速、准确地的测定，对生物体无毒副作用。本发明光纤 探针的制作方法，提高了光纤传感器检测的灵敏度，操作简单，方便快捷。
图1是本发明生物抗体光纤传感器的结构图，包括1光纤探针、2敏感段、 3传输段、4光源、5检测器。图2是敏感段表面的结构图，图中2包括a功能化层、b敏感层。图3所示敏感段表面上c为检测物，d为带有FITC (异硫氰酸)荧光标记 的抗体羊抗人IgG。
具体实施方式
本发明如图1所示光纤探针1采用直径为微米量级的石英光纤，光源4采 用氩离子激光器，选用的激光波长处于荧光染料的最大吸收波长位置。检测器 5采用J-Y光谱仪公司的LABRAM UV LABRAM Infinity光谱仪。本发明敏感段表面结构如图2所示，功能化层a在最里层，敏感b是经功 能化层a固定在敏感段的表面上。如图3所示由于特异性免疫反应，将待测物 抗原c吸附在敏感层b上，再将带有荧光标记的抗体d吸附在待测物抗原c上， 形成对待测物抗原c夹心检测。敏感层形成过程采用纤芯直径为100um,长10cm的石英光纤制作光纤探针，敏感段为42mm。 按清洁石英的常规方法将敏感段清洁干净，进行硅烷化处理，然后再进行醛基 化处理，用共价键合法生成功能化层a。将乙肝抗体即敏感层b用成键法固定 在功能化层a的表面上。检测过程将上述清洁的光纤敏感段置入小鼠的血管中进行检测，若小鼠体内有乙肝
抗原C即会与敏感段表面上的敏感层b发生特异性反应而吸附于敏感层b的表面上，否则与敏感层b无任何特异性反应。经过5分钟后移出敏感段，放入经FITC 标记的羊抗人IgG溶液中。若光纤表面有乙肝抗原c， FITC标记的羊抗人IgG 会与其发生特异性反应而吸附于敏感层b表面上。然后通过光源、检测器和计 算机快速、准确的对小鼠进行有无乙肝抗原及含量多少的测定。
权利要求
1.一种光纤生物探针，其特征是该光纤生物探针包括光纤纤芯，功能化层和敏感层三部分；其一功能化层位于固体基片和敏感层之间，功能化层通过共价键分别与固体基片和敏感层连接；其二光纤生物探针包括无包层的敏感段和有包层的传输段两部分，光源发出的光由光纤探针传输段的端面耦合到光纤探针内，使敏感段表面带有荧光标记的抗体受激后发光，由传输段将激发光传输给检测器；所述的功能化层，是将清洗后并带有活性基团-羟基的敏感段，经丙酮混合溶液处理后形成，用于固定与检测物相对应的抗原或抗体；所述的敏感层，是将带有功能化层的敏感段经戊二醛水溶液处理后形成，使功能化层表面产生活性基团-醛基，用于固定生物分子。
2. —种光纤生物探针的制作方法，其特征在于以下步骤光纤的处理将一段石英光纤分两部分， 一部分除去包层露出纤芯，作为 敏感段，用于生长功能化层和敏感层；另一部分保留包层作为传输段，用于传 递光信号；表面功能化处理用常规方法清洁敏感段表面，使其表面带有易于与硅烷 化发生化学反应的活性基团——羟基；将清洁处理后的敏感段浸入丙酮混合溶 液中，进行充分反应，使其带氨基；生长敏感层将经过表面功能化处理的敏感段，浸入戊二醛水溶液中进行 反应，使其表面带有易与功能化层共价固定在敏感段上的生物分子发生化学反 应的活性基团——醛基；再将其浸入到用于检测生物分子所配制的溶液中充分 反应，生成敏感层。
3、 按照权利要求2所述的一种光纤生物探针的制作方法，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试剂，三氨丙基三 乙氧基硅烷和氯基硅烷化试剂体积比为1: 30，其体积百分比浓度为10%V/V;
4、 按照权利要求2所述的一种光纤生物探针的制作方法，其特征在于所述 的戊二醛水溶液中戊二醛的体积百分比浓度为5%V/V。
5、光纤生物探针的用途是制作生物抗体光纤传感器,该传感器包括光纤生 物探针(1)，光源(4)，检测器(5)，其中光纤生物探针(1)包括两部分， 敏感段(2)和传输段(3);光源发出的光由光纤探针传输段(3)的端面耦合 到光纤生物探针(1)内，使敏感段(2)表面带有荧光标记的抗体受激后发光， 由传输段(3)将激发光传输给检测器(5)。
全文摘要
本发明属于光纤检测技术领域，涉及一种生物抗体光纤传感器及其制作方法和用途。本发明的生物抗体光纤传感器由光纤探针，光源，检测器构成，其中光纤探针包括敏感段和传输段两部分，敏感段表面经过处理，生长一层功能化层和敏感层；功能化层是将清洗后带有活性基团-羟基的敏感段，经丙酮混合溶液处理后形成，用于固定与检测物相对应的抗原或抗体；敏感层是将带有功能化层的敏感段经戊二醛水溶液处理后形成，使功能化层表面产生活性基团-醛基，用于固定生物分子。本发明用于对生物体内的待测物进行快速、准确地的测定，对生物体无毒副作用，检测灵敏度高，操作简单，方便快捷。
文档编号G01N33/48GK101118216SQ200710056039
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者孔祥贵, 孙雅娟, 张友林, 曾庆辉, 朝克夫 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所