[发明专利]一种基于倾斜光栅的光纤生物分子传感器

权利要求书

1.一种基于倾斜光栅的光纤生物分子传感器，其特征在于，该传感器包括作为传输介质的石英光纤和在石英光纤上所刻写的倾斜光栅部分，以及在所述倾斜光栅部分利用现有硅烷化技术修饰的源生物分子探针，即ss生物；在所述石英光纤的一端设置有提供光信号的宽带光源，另一端设置有光谱仪，以检测所述宽带光源经石英光纤所述倾斜光栅部分后的光谱变化；所述的石英光纤包括包层和纤芯。

2.根据权利要求1所述的一种基于倾斜光栅的光纤生物分子传感器，其特征在于，所述倾斜光栅部分包括有光栅，所述光栅与所述光纤径向的夹角ξ为2-10°；所述倾斜光栅部分沿光纤轴向的长度为1cm；所述倾斜光栅部分的光栅周期为：∧_g；

则，满足以下相位匹配条件：

λ_Bragg＝2n_ef广，core∧/coSξ；

其中，∧＝∧_g cosξ；式中，ξ是光栅的倾斜角度，即所述光栅与所述光纤径向的夹角；n_eff，core和分别是纤芯导模和第i阶包层模的有效折射率，∧是当ξ＝0时光栅的周期；∧_g是倾斜光栅的光栅周期；λ_Bragg为光栅的布拉格反射波长。为第i阶包层模的谐振波长。

3.根据权利要求2所述的一种基于倾斜光栅的光纤生物分子传感器，其特征在于，所述光栅与所述光纤径向的夹角ξ为2°、4°或10°。

4.一种如权利要求1-3任一所述生物分子传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

1)倾斜光栅部分的制作包括步骤a-b：

a.倾斜光栅刻入：采用紫外写入结合旋转相位掩模板法在所述石英光纤表面刻入倾斜光栅部分；

b.退火处理：将再将刻有倾斜光栅部分的石英光纤放入温度控制箱退火处理；

2)在倾斜光栅部分的表面嫁接生物分子探针包括步骤c-f：

c.对倾斜光栅部分表面进行活化预处理，进行硅羟基化；

d.硅羟基化的倾斜光栅部分用硅烷试剂进行硅烷化处理,使倾斜光栅部分表面带上一层末端氨基；

f.倾斜光栅部分表面的官能团氨基与ss生物靶分子相互作用，形成生物分子探针。

5.一种利用如权利要求1-3任一所述生物分子传感器测量液体生物分子浓度的方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)波长为1510nm-1590nm的宽带扫描激光光源SM125，经接口为APC型的光纤跳线输入耦合到一段内外径为9/125μm的单模光纤SMF28中，并在包层的束缚下在单模光纤中传输；

2)定标：选取已知的生物分子浓度的液体，利用微流控装置将所述液体引流入所述倾斜光栅部分中，进而利用所述生物分子传感器对其测量，通过所述光谱仪检测谐振波长移动的速度和大小，定标记录所述生物分子浓度与检测到物理量的关系；

3)定标后，由于抗原和对应抗体的亲和作用，溶液中的兔IgG会和传感器表面的羊抗兔IgG发生特异性结合，形成抗原-抗体复合物。