[发明专利]一种用于核酸检测的生物传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及生物医学领域，特别涉及一种用于核酸检测的生物传感器及其制备方法。该生物传感器包括熔融连接在一起的两根微纳光纤、固定于所述两根微纳光纤表面的探针单链DNA；两根所述微纳光纤都包括一个均匀腰区、位于所述均匀腰区两侧的锥形过渡区，光功率在所述两根微纳光纤之间耦合传递，所述锥形过渡区形状和所述均匀腰区直径抑制高阶模式传输。本发明的生物传感器结构简单，可操作性强，成本低，体积小，效率高和抗电磁干扰等优势，在转折点附近具有极高灵敏度，在生物化学传感领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及核酸检测的方法和结构，特别涉及一种用于核酸检测的生物传感器及其制备方法。

背景技术

脱氧核糖核酸(DNA)是生命现象中不可缺少的生物大分子，是遗传信息的载体控制着蛋白质的合成，其结构变化对生物体产生重大影响，与多种遗传疾病的起因相关。生物基因序列随着人类基因组计划的实施越来越多的得到确定，快速测序及准确识别混乱序列的基因检测技术引起各国科研工作者的研究热潮。因此，探索新型、高效、准确的DNA检测技术对于遗传信息的分析具有非常重要的作用。

而随着人类基因组计划的完成，功能基因研究的深入，基因诊断已成为分子生物学和生物医学的重要研究领域，特定序列的检测在基因分析、疾病诊断、食品污染等领域起着重要的作用。核酸分子杂交是指具有互补序列的两条核酸单链在一定条件下按碱基配对原则形成双链的过程，主要包括探针和待测核酸。核酸分子杂交技术是目前生命科学研究领域中应用最广泛的技术之一，可以实现对特异DNA或RNA序列片段进行定性或定量检测，此外可以在文库或基因组文库中筛选出特定的克隆获得某一重组体，确定基因组DNA上特定区域的核苷酸同源顺序等。DNA生物传感器作为一种利用核酸碱基配对原则进行识别的方法，能对特定系列的基因片段实现持续、快速、灵敏和选择性检测，因此如何实现高灵敏度、高通量、低成本等是DNA检测方法发展的重要目标。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种用于核酸检测的生物传感器及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种用于核酸检测的生物传感器，包括熔融连接在一起的两根微纳光纤、固定于所述两根微纳光纤表面的探针单链DNA；两根所述微纳光纤都包括一个均匀腰区、位于所述均匀腰区两侧的锥形过渡区，光功率在所述两根微纳光纤之间耦合传递，所述锥形过渡区形状和所述均匀腰区直径抑制高阶模式传输。

在本发明提供的用于核酸检测的生物传感器中，所述探针单链DNA与目标单链DNA杂交后引起光纤表面折射率的变化。

在本发明提供的用于核酸检测的生物传感器中，所述两根微纳光纤工作在转折点附近区域；所述转折点指所述两根微纳光纤的有效群折射率相等。

在本发明提供的用于核酸检测的生物传感器中，所述两根微纳光纤的有效群折射率相等。

在本发明提供的用于核酸检测的生物传感器中，还包括输入端口和输出端口，所述输入端口和所述输出端口置于所述两根微纳光纤的两端；TE/TM偏振的入射光照射到所述输入端口，所述输出端口观测干涉谱线；通过检测所述干涉谱线波峰或波谷的偏移，对所述光纤表面折射率的变化进行检测。

在本发明提供的用于核酸检测的生物传感器中，所述输入端口为P1和P2，所述输出端口为P3和P4；TE/TM偏振的入射光照射到P1和/或P2，在所述两根微纳光纤中会同时激励起偶模和奇模；所述偶模和所述奇模沿着所述两根微纳光纤进行传输时发生能量交换，在P3和P4观测到所述干涉谱线。

在本发明提供的用于核酸检测的生物传感器中，通过多聚赖氨酸吸附法，实现所述探针单链核酸在所述两根微纳光纤表面的固定。

另一方面，本发明还提供一种用于核酸检测的生物传感器的制备方法，包括如下步骤：

S1、以溶剂折射率为参考，计算不同耦合器光纤直径和工作波长下转折点附近的灵敏度曲线；