光纤倏逝波生物传感器

1、传感器光纤倏逝波传感器工作原理荧光免疫光纤生物传感器系统 原理，结构应用及效果存在的不足展望总结定义：将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按照一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。组成框图原理图组成：生物功能物质的分子识别部分； 信号变换部分定义：以抗原抗体、酶、核酸、细胞等生物材料作 为敏感元件光纤传感原理与技术是以光纤的导波现象为基础的。光纤的结构图以光纤传导和收集光信号进行生物检测的传感器称为光纤生物传感器 生物传感器光纤倏逝波生物传感器是基于光波在光纤内以全反射方式传输时产生倏逝波，来激发光纤纤芯表面标记在分子上的荧光染料，从而检测通过特异性反应附着于

2、纤芯表面倏逝波场范围内的生物物质的属性及含量。 透射深度仅波长量级：只对倏逝波作用范围内的荧光染料进行荧光激发和收集，不受待测样品溶液中其他荧光物质和生物分子的干扰，系统具有较高的探测灵敏度。场强指数衰减透射深度光纤易于加工成小巧、轻便和空间适应性好的传感器探头；光纤本身有良好的绝缘屏蔽作用，其抗电磁干扰能力强，对环境、温差的适应能力也很强；操作方便，测量速度快，时间短；灵敏度高，生物特异性强；可以进行现场检测 可以对生物反应实施动态检测。分立结构探测原理耦合透镜：准直；汇聚二色镜：区分激发光与荧光信号；光阑：限制系统杂散光通过全光纤结构两者耦合传输方式不同：前者空间光束到光纤的耦合，后者光纤

3、之间的耦合。荧光利用率影响因素不同：前者探测系统数值孔径。后者连接头结构。荧光染料标记被分析物-生物免疫反应附着于探针表面-倏逝场激光下产生荧光，检测荧光信号-定性定量分析。传统无法现场快速检测无法连续在线分析 操作复杂分析速度慢改进缩短检测时间 降低检测样品用量全面降低成本样本同时分析现场快速检测低浓度样本检测Brunmel 等研制了将多克隆抗体共价结合在石英光纤表面用于检测环戊二烯类杀虫剂的光纤倏逝波荧光免疫传感器。 应用效果：灵敏度高，对于氯丹及七氯这类杀虫剂检测可达1n mol/L,对于氧桥氯甲桥萘的检测灵敏度与常规的方法比较可提高10-1000倍。 不足：单一样本检测1. 毒品和滥用

4、药品检测毒品和滥用药品检测 设计出用竞争抑制法分析人类尿液中可卡因及其代谢产物（COC）的四通道光纤生物传感器 效果：一次实验仅需200s，而且一根光纤平均可用于11次检测。对于BE检出的灵敏度达到0.75 ng/mL 2. 临床疾病监测临床疾病监测 研制出快速光纤生物传感器用于PC的检测效果： 一根光纤可连续进行6次实验：用含钙离子pH为9.0的PBS缓冲液清洗光纤，即实现光纤再生； 实现了对小分子物质的检测，如对败血症和血栓形成 的特异性标志物二聚体的检测； 与传统的ELISA法相比，光纤生物传感器检测更快（约需11min），对操作人员也无需特殊要求。 微生物检测微生物检测 沙门菌检测沙门

5、菌检测 2009年，VALADEZ等利用Analyte2000对食品中的肠道沙门菌 进行了检测，该方法对沙门菌具有较好特异性，缓冲液中目标菌的最低检出限为103 cfu / ml。另外，他们还将102 cfu / ml的菌液人工接种到鸡蛋和鸡胸样品中，经过 26h增菌后，最低检出限达到104cfu/ml 大肠杆菌检测大肠杆菌检测 光纤倏逝波生物传感器在国外已被广泛应用于水及食品中 大肠杆菌 O157H7的快速检测中具有较高特异性，实现了近实时检测，可在 20分钟内得检测结果 ，较好的灵敏性和重复性 DNA检测和生物战剂检测检测和生物战剂检测 效果：低成本，操作简便，可在现场进行快速检测 传感器

6、长期稳定性、可靠性和一致性还不是很理想 在免疫分析中荧光试剂漂白现象还较严重 同其他生物传感器相比线性范围较窄 产品尚无法完成商品化、市场化小型化、集成化向体内监测、在线监测的方向发展 智能化自动采集数据、数据库管理及用人工智能进行数据处理 实用化、商品化 多样化 材料、器件、功能光纤倏逝波生物传感器成为研究热点： 实用方便，灵敏度高，可进行远距离实时分析发展的趋势：小型化、规格化、商品化 研究尚处于发展阶段，新技术的开发和研制具有重大意义 1黄惠杰,崔俊辉,任冰强,等.光纤倏逝波生物传感器及其应用J.光学学报，2003,23(4):4512崔俊辉,黄惠杰,杨瑞馥,等.光纤生物传感器用于核算的特异性检测J.分析化学，2003,31(1):343司士辉.生物传感器M，北京：化学工业出版社，2002.124邓立新.基于倏逝波的光纤生物传感器系统关键技术研究，博士学位论文，国防科学技术大学研究生院，2006.45姜广文.光纤倏逝波生物传感器