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文档简介

光纤在生物传感技术中的应用光纤生物传感器生物传感器是将生物物质(比如酶、细胞、蛋白质、抗体、抗原、DNA等)作为识别物,把生物化学反应转换成为能够定量的物理或化学信号,从而实现对生命、化学物质检测及其监控的装置。生物传感器按是否使用标记物分为两类:一类是标记型生物传感器,检测时先用荧光素、放射性同位素或酶等标记物对被测生物进行标记,然后通过检测标记物的信号来获取被探测物的信息。光纤生物传感器目前使用的免疫传感器大多数属于这一类,然而利用放射性标记物检测,对于工作人员具有一定的危害,用荧光检测时非特异性荧光也会影响测量结果。标记型生物传感器所用的测试仪器体积大、价格昂贵、耗时,需要专业人员完成,并且指示剂价格昂贵,要集合几十个样本同时测量,让患者在等待中承受巨大的痛苦。另一类是免标记型生物传感器,不需要对探测物进行标记,而是直接通过生物复合物形成时的物理、化学变化对生物对象进行检测,极大地简化了操作过程,因此免标记生物传感器成为了生物传感器的一个重要研究方向。光纤传感器由于光纤传感器具有灵敏度高、结构简单、不易受电磁干扰等其它器件所不具备的优点,而免标记的生物检测方法又可以将生物化学反应直接转变为可测信号,不需要加入标记物,测试过程简单直接,因此免标记光纤传感器已经成为生物传感器研究的重要方向。原理免标记光纤生物传感器的功能是将光纤上的生物敏感膜和被测物质直接接触时发生的特异性吸附反应转换成光信号,检测生物分子的特性。光纤生物传感器由两部分构成:传感段和传输段。在传感段,首先要对光纤传感头表面进行特殊化学处理,如利用偶联法、自组装或偶联法结合卵白素-生物素桥连法等方式将生物靶分子固定于传感头表面。在发生生物化学反应时,目标分子会吸附于光纤传感头表面的生物膜层上,使生物膜层厚度增加,改变传感头表面的等效折射率,从而影响传输光信号的特性,如:谐振波长、光功率等。通过检测传感器输出光信号的变化就可以对被测生物分子的物理化学特性进行监测;另一部分是传输段,主要负责光信号的传输,一般会保留该段光纤的包层。研究现状目前得到广泛研究的免标记光纤生物传感器按照工作原理不同可以分为:光纤表面等离子体共振生物传感器、光纤倏逝波生物传感器和光纤光栅生物传感器等。光纤表面等离子体共振生物传感器光纤表面等离子体共振(SPR)生物传感器主要是基于光纤表面等离子体共振传感原理,通过探测光纤表面倏逝场区内折射率的变化来分析被测生物分子的特性,当倏逝场的区域内生物分子发生识别反应时,金属薄膜表面的折射率会随之变化从而改变表面波的共振角度。当倏逝场的区域内生物分子发生识别反应时,金属薄膜表面的折射率会随之变化从而改变表面波的共振角度。共振角度变化的幅值取决于倏逝场区的平均有效折射率,通过检测这一变量就能够确定分析物在该区域的结

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