基于光纤LMR传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统

本发明属于光纤传感器，具体涉及一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统。

背景技术：

1、近年来，光纤表面波传感器应用于葡萄糖浓度监测的概念已被提出，得益于光纤的体积小、重量轻、灵敏度高以及远距离传输的特点，能够很好满足对于葡萄糖的测定。光纤lmr(lossymoderesonance，损耗模共振)葡萄糖传感器相对于现有光纤传感器来说，具有薄膜材料来源广泛，操作简单，成本低廉且灵敏度高的优势；除此之外，现有光纤传感器过于依赖化学自组装方法，不能保证传感器膜层制备的重复性和一致性。

2、开发简便易行、快速准确的葡萄糖浓度监测的关键诊断技术对本领域来说至关重要。

技术实现思路

1、针对现有光纤传感器的技术缺陷，本发明提出了一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统，利用ito膜层实现光纤lmr效应，以实现对葡萄糖分子的高性能检测。

2、本发明利用以下技术方案实现：

3、一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统，该系统包括卤素灯光源、y型光纤束、分子印迹葡萄糖传感探针、微型光纤光谱仪和上位机；其中，所述分子印迹葡萄糖传感探针通过所述y型光纤束分别与所述卤素灯光源和所述微型光纤光谱仪相连接，所述微型光纤光谱仪接收到的光学信号由所述上位机进行采集；

4、所述分子印迹葡萄糖传感探针由内到外依次为去除包层的多模光纤、ito膜层、葡萄糖分子印迹膜层；

5、所述ito膜层特定厚度处产生lmr效应；位于所述葡萄糖分子印迹膜层的印迹孔特异性与葡萄糖分子相结合，所述葡萄糖分子印迹膜层的有效折射率发生改变而引起lmr共振波长变化，通过lmr共振波长的变化解调得到葡萄糖浓度。

6、一种分子印迹葡萄糖传感探针，所述分子印迹葡萄糖传感探针由内到外依次为去除包层的多模光纤、ito膜层和葡萄糖分子印迹膜层，所述葡萄糖分子印迹膜层具有印迹孔。

7、一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针的制备方法，包括如下步骤：

8、s1：进行多模光纤预处理，具体处理包括：使用锋利刀片去除多模光纤的包层，露出厘米量级的纤芯；依次使用去离子水、酒精对纤芯进行清洗；在大芯径光纤切割刀的辅助下对裸露纤芯部分的光纤进行端面切平，得到具有平整端面的去除包层的多模光纤；

9、s2：溅射形成ito膜层，具体处理包括：对去除包层的多模光纤侧壁进行磁控溅射铟锡氧化物膜层处理，溅射厚度为400～450nm，得到ito-lmr传感探针；

10、s3：制备葡萄糖分子印迹膜层，具体处理包括：将步骤s2形成的ito-lmr传感探针置于碳量子点和壳聚糖的冰乙酸混合溶液中提拉镀膜；随后将传感探针置于恒温箱中烘干；将烘干后的传感探针作为三电极体系的工作电极，置于含2.0mmol/l的3-氨基苯硼酸和0.5mmol/l的葡萄糖磷酸盐缓冲液中，采用循环伏安法扫描20圈实现电化学镀膜，将电化学镀膜后的传感探针浸入体积比为1:1的乙醇-乙酸混合液中搅拌洗涤，洗脱葡萄糖模板分子，即得到分子印迹葡萄糖传感探针；

11、s4：重新捕获葡萄糖分子，具体处理包括：将步骤s3制备的分子印迹葡萄糖传感探针置于葡萄糖溶液中孵育30min后，进行检测。

12、所述步骤s3中循环伏安法的扫描范围为-0.8～1.0v,扫描速率为0.1v/s。

13、与传统光纤探针及其制备方法，本发明的有益效果及显著进步在于：

14、1、实现了能够高特异性、高灵敏地检测葡萄糖的传感方法，并且具有成本低、检测方式更为便捷的优势；

15、2、提出了与电化学镀膜技术相结合的制备方法，保证传感器膜层制备的重复性和一致性稳定性，更为高效。

技术特征：

1.一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统，其特征在于，该系统包括卤素灯光源、y型光纤束、分子印迹葡萄糖传感探针、微型光纤光谱仪和上位机；其中，所述分子印迹葡萄糖传感探针通过所述y型光纤束分别与所述卤素灯光源和所述微型光纤光谱仪相连接，所述微型光纤光谱仪接收到的光学信号由所述上位机进行采集；

2.如权利要求1所述的一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统，其特征在于，所述卤素灯光源的波段范围为380～2400nm，输出功率为8.8mw。

3.如权利要求1所述的一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统，其特征在于，所述y型光纤束的纤芯直径为400μm。

4.如权利要求1所述的一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统，其特征在于，所述印迹孔与葡萄糖模板分子形状、大小和官能团相匹配。

5.一种分子印迹葡萄糖传感探针，其特征在于，所述分子印迹葡萄糖传感探针由内到外依次为去除包层的多模光纤、ito膜层和葡萄糖分子印迹膜层，所述葡萄糖分子印迹膜层具有印迹孔。

6.如权利要求5所述的一种分子印迹葡萄糖传感探针，其特征在于，所述印迹孔与葡萄糖模板分子形状、大小和官能团相匹配。

7.一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的一种基于光纤lmr传感的分子印迹葡萄糖传感探针的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中循环伏安法的扫描范围为-0.8～1.0v，扫描速率为0.1v/s。

技术总结
本发明公开了一种基于光纤LMR传感的分子印迹葡萄糖传感探针系统，包括卤素灯光源、Y型光纤束、分子印迹葡萄糖传感探针、微型光纤光谱仪和上位机；所述分子印迹葡萄糖传感探针由内到外依次为去除包层的多模光纤、ITO膜层、葡萄糖分子印迹膜层，所述葡萄糖分子印迹膜层具有印迹孔；所述ITO膜层特定厚度处产生LMR效应；位于所述葡萄糖分子印迹膜层的印迹孔特异性与葡萄糖分子相结合，葡萄糖分子印迹膜层的有效折射率发生改变而引起LMR共振波长变化，通过LMR共振波长的变化解调得到葡萄糖浓度。本发明实现了能够高特异性、高灵敏地检测葡萄糖的传感方法。

技术研发人员：代小爽,王双,刘铁根,江俊峰,谭珂,刘宏宇
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14