[发明专利]基于光纤微腔回音壁的DNA杂交微流控探测器

说明书

一种基于光纤微腔回音壁的DNA杂交微流控探测器，包括拉锥微光纤辅助的“U”型微腔、空芯石英光纤。其中空芯石英光纤与微光纤垂直放置在“U”型微腔内。所述微光纤无需很细便可以提供强倏逝场耦合并激发石英光纤壁内的回音壁模式。空芯石英光纤内壁表面上利用离子吸附作用修饰多聚赖氨酸分子和单链DNA探针分子，通过靶ssDNA分子与ssDNA探针分子间的杂交引起所述石英光纤内折射率变化而起作用。本发明具有强鲁棒性，高灵敏度，低探测极限，痕量样本消耗，高度集成化，高度自动化等优点，对高度集成化的生物芯片实验室的建立具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种光纤回音壁DNA杂交微流控探测器，特别是涉及一种基于微纳光纤辅助的微腔回音壁DNA杂交微流控探测器，属于传感探测技术领域。

与传统DNA探测手段相比，其性能在探测灵敏度及微型化尺寸上解决了痕量DNA样本检测的难题。

背景技术

自从人类基因组计划实施以来，越来越多的生物基因序列得到确定，但是一旦某一序列出现混乱，快速测序及准确辨识混乱序列的基因检测技术将会成为科研工作者的研究目标。因此，探索新型、高效、准确的DNA检测技术对大量遗传信息的分析显得尤为重要。

随着光纤技术的突破与发展，光纤结构设计灵活，模式调控手段丰富，高度集成化尺寸，为无标记DNA探测器件的发展提供了技术支持。其中光纤回音壁模式因为具有更小的模式体积和极高的品质因子，使其在高精度生物检测方面具有重大应用价值。光由光密介质向光疏介质传输，当入射角度足够大时，会发生全反射，在弯曲的高折射率界面内，光会被限制在闭合的腔体边界内，保持稳定的行波传输模式，此即为回音壁模式。对于回音壁微谐振腔内的模式，主要能量被束缚在介质腔内，还有一部分能量在腔界面全反射处，由于古斯-汉森相移，泄露于微腔外部表面环境中，这就是模式的倏逝场，这部分能量以指数衰减的形式分布在微腔外表面几百纳米到一微米的范围内。当微谐振腔外部环境发生变化或微腔外表面粘附纳米颗粒或生物分子时，就会引起回音壁共振模式的频率漂移，因回音壁模式体积很小，且具有很高的品质因子，其谱线线宽非常窄，谱线很微小的漂移也很容易被检测到，因此，在精细和微量生物探测方面具有重大应用潜力。

目前，大多采用拉锥光纤近场外部耦合方式将光耦合进环形微腔，实现高效率的回音壁模式激发和耦合。此时拉锥光纤的直径一般要求小于2微米，且锥区较长，以降低因直径减小对传输光能量的限制损耗。但直径小于2微米的光纤十分脆弱，空气粉尘污染和扰动对细锥光纤的影响很大，且超净实验环境苛刻。鉴于以上不足，研究高鲁棒性，高耦合效率，高度集成的光纤回音壁模式耦合方式是顺应当今医疗需求的发展目标。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的上述不足，提供一种基于微纳光纤辅助的微腔回音壁DNA杂交微流控探测器。它可以保证具有较强的近场倏逝波耦合，且结构紧凑，鲁棒性和稳定性高，也可以对待测DNA杂交进行实时无标记高灵敏探测。

本发明的技术方案是：