[发明专利]光纤型细胞因子实时传感装置及其制备方法

说明书

本发明公开了光纤型细胞因子实时传感装置及其制备方法。传感装置，包括光源、传输光纤、光纤环形器、对环境折射率变化敏感的光纤传感探头、信号解调仪；光源经过第一传输光纤进入光纤环形器，光纤环形器通过第二传输光纤连接光纤传感探头，通过第三传输光纤连接信号解调仪；光纤传感探头的尾部设有反射部分；光纤传感探头用于传感血液环境折射率变化；光纤传感探头设有聚合物薄膜层，用于减少和防止非特异性吸附；聚合物薄膜层表面设有生物识别物，用于特异性识别和结合待测细胞因子；信号解调仪用于解调反射光谱的特征波长发生的漂移。相比于现有的细胞因子检测技术，本发明具有快速、准确、可靠、成本低、可实时监测、操作性强等优点。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，特别涉及一种光纤型细胞因子实时传感装置及其制备方法。

背景技术

如何及时发现病人病情突然加重，避免或减少轻症患者发展为重症或危重症病人，及时进行有效治疗，成为当前全球防疫抗疫救治工作重点之一。

如何及早判断轻症病人病情是否会恶化，根据国家卫生健康委员会最新发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）》，新增了重型、危重型临床预警指标：包括成人外周血淋巴细胞进行性下降；外周血炎症因子如白介素6（IL-6）、C反应蛋白（CRP）进行性上升；乳酸进行性升高；肺内病变在短期内迅速进展。“细胞因子风暴”是指由感染等原因引起机体迅速大量分泌多种细胞因子，相比传统指标，细胞因子IL-2R、IL-6在预测COVID-19的严重程度和预后方面更具优势。2008年，暨南大学的肖平课题组提出采用流式细胞术微球阵列法检测IL-6、IL-10和TNF水平；2020年，来自瑞士的Roche罗氏诊断公司实现基于电化学发光技术的IL-6检测，用于帮助识别可能产生严重炎症反应的COVID-19高风险患者。

目前针对COVID-19患者细胞因子风暴的检测主要存在以下问题：1. 人工操作量大，需要专业人士进行操作；2.价格昂贵，效率较低，通量小，检测手段也比较复杂，需要提供专业防护级别的实验室，难以在医疗机构中得到广泛应用；3.步骤繁琐，耗时长，需要对病人取样，无法实现实时监测，难以及时诊断COVID-19患者是否由轻症发展为重症或危重症，无法提供及时的后续治疗。因此，发展出一种能够在床边对病人血液内细胞因子丰度进行实时监控，特别是能够及早发现或提前预测轻转重症病人的传感装置，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种光纤型细胞因子实时传感装置及其制备方法。由于光纤表面修饰了高度可抗非特异性吸附的自组装单分子膜，当光纤传感探头滞留在人体的血管内，血清蛋白无法吸附到光纤表面，因此可以长期放置于血管内。当COVID-19患者由轻症发展为重症或危重症时，患者血液内的细胞因子IL-2R、IL-6等的数量发生激增，当该光纤传感探头接触到细胞因子后，光纤传感探头表面上固定的生物识别物将与细胞因子发生特异性结合。这种特异性结合，将引起该光纤传感探头表面的折射率发生变化，从而使反射光谱的特征波长发生漂移，实现对COVID-19患者体内的细胞因子风暴的实时监测，相比于现有的细胞因子检测技术，具有快速、准确、可靠、成本低、可实时监测、操作性强等优点。

一种光纤型细胞因子实时传感装置，包括光源、传输光纤、光纤环形器、对环境折射率变化敏感的光纤传感探头、信号解调仪；

光源经过第一传输光纤进入光纤环形器，光纤环形器通过第二传输光纤连接光纤传感探头，通过第三传输光纤连接信号解调仪；

所述的光纤传感探头包括光纤传感结构；所述的光纤传感探头的尾部设有反射部分；所述的光纤传感探头用于传感血液环境折射率变化；

所述的光纤传感探头设有聚合物薄膜层，用于减少和防止非特异性吸附；

聚合物薄膜层表面设有生物识别物，用于特异性识别和结合待测细胞因子；

所述的信号解调仪用于解调反射光谱的特征波长发生的漂移。

所述的光纤传感结构包括马赫曽德干涉结构、锥形光纤结构或侧边抛磨D型光纤结构；