[实用新型]一种双通道光纤SPR生物传感器

说明书

本实用新型涉及一种双通道光纤SPR传感器。该双通道SPR传感器包括参考通道和传感通道，作为空白对照参考通道，检测由非特异性吸附引起的波长移动量；传感通道利用金膜与金纳米粒子之间的耦合效应增强局域电场强度提高检测灵敏度，利用氧化石墨烯薄膜来提高抗体的固定效率。双通道光纤SPR传感器中两个通道分别使用不同的金属膜，从而产生两个共振谷，实现双通道传感，具有消除非特异性吸附造成的测量误差和对温度不敏感的独特优势；同时双通道两个SPR共振谷相互分离，确保它们在检测过程中不会相互产生不利影响，使其更有利于生物传感。本实用新型有效解决了现有技术中的传感器灵敏度低、易受液体折射率变化和温度波动影响的问题。

技术领域

本实用新型涉及生物传感器技术领域，具体涉及SPR生物传感器，尤其涉及一种双通道光纤SPR生物传感器。

背景技术

Surface Plasmon Resonance(SPR)，中文名称为表面等离子体共振，它是一种常见的光学现象，它是指光波导中某一特定波长的入射光照射到金属(如金或银)薄膜时，光波就会与金属表面产生的等离子体波发生共振，称之为表面等离子体共振(SPR)效应。SPR效应会使反射光的能量发生锐减，从而形成共振波谷，同时，SPR对外界折射率十分敏感，当所测溶液浓度改变，即外界溶液折射率改变时，SPR的共振波谷就会随之移动，因此，本实用新型通过检测SPR共振波谷的偏移量而实现生物传感。

SPR生物传感器由于其高灵敏度和生物相容性而在生物和化学检测中引起了极大的关注。根据表面等离子体波与周围生物分子之间的相互作用，导致共振角或共振波长的偏移，就可以实现外部生物分子的检测。与基于棱镜的传统SPR生物传感平台相比，光纤SPR生物传感器具有制作简单，成本低，结构小型化和抗电磁干扰等特性。然而，传统的SPR生物传感器缺乏足够的灵敏度来检测分子质量较低的生物分子，如DNA和较低浓度的生物样品。另外，大多数光纤生物传感器只有一个检测通道，只能检测一种分析物，在检测过程中，检测结果的准确性通常会受到生物样品的非特异性吸附或外界温度波动的影响。因此，需要进一步提高传感器的检测灵敏度和精确度。

实用新型内容

为了解决现有光纤SPR生物传感器的灵敏度和精确性较低的问题，本实用新型提出了一种双通道光纤SPR传感器。该双通道SPR传感器包括参考通道和传感通道，作为空白对照参考通道，检测由非特异性吸附引起的波长移动量；传感通道利用金膜与金纳米粒子之间的耦合效应增强局域电场强度来提高传感器的检测灵敏度，在镀有金膜的光子晶体光纤传感器的表面通过共价键结合方法来固定氧化石墨烯薄膜，利用氧化石墨烯薄膜来提高抗体的固定效率，抗体和被金纳米粒子固定的抗原之间的特异性结合引起共振波长漂移，根据光谱仪上显示的共振波长的移动量来实现抗原高灵敏度的测量；双通道光纤SPR传感器中两个通道分别使用不同的金属膜，从而产生两个共振谷，实现双通道传感。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种双通道光纤SPR生物传感器，包括参考通道和传感通道，参考通道和检测通道通过多模光纤连接，其中：

参考通道包括第一光子晶体光纤，第一光子晶体光纤两端分别熔接多模光纤，第一光子晶体光纤表面镀银膜；参考通道作为空白对照，检测由非特异性吸附引起的波长移动量；

传感通道包括第二光子晶体光纤，第二光子晶体光纤的两端分别熔接多模光纤，第二光子晶体光纤表面镀金膜，金膜表面固定氧化石墨烯薄膜，氧化石墨烯薄膜上固化有对生物分子或化学成分具有选择性吸收的抗体膜层，对应于抗体的抗原被金纳米粒子固定，检测过程中抗体和抗原结合，使得表面固定有抗原的金纳米粒子固定在抗体薄膜上，金膜与金纳米粒子之间产生耦合效应。

进一步地，所述的参考通道的第一光子晶体光纤和传感通道的第二光子晶体光纤的长度为0.5～2cm。

进一步地，所述的参考通道的第一光子晶体表面镀银膜，银膜厚度为40～60nm。