CN106198951B - 一种生物传感标定方法、标定系统及疾病检测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种生物传感标定方法、标定系统及疾病检测系统,其中,所述生物传感标定方法通过在光纤表面固定一层被测生物标志物第一抗体的方式,使部分所述光纤通过被测样品时,能够使所述被测样品中的抗原被所述第一抗体捕获;然后在金属纳米粒子表面固定被测生物标志物第二抗体,并将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,由于所述第二抗体的特异性识别,使所述金属纳米粒子可以通过所述第二抗体与所述被测样品中的抗原结合;利用所述生物传感标定方法可以实现对被测样品中的抗原的检测。由于金属纳米粒子的消光截面远远大于传统的荧光分子,因此相较于传统的荧光标记法,所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测灵敏度较高。
Description
技术领域
本申请涉及生物传感技术领域,更具体地说,涉及一种生物传感标定方法、标定系统及疾病检测系统。
背景技术
目前在医疗领域中,疾病的检测费用占据了患者医疗花费的很大一部分,如何降低疾病的检测费用成为现今研究人员努力的方向之一。生物传感技术使检测试剂用量大幅度减少,并且大幅度降低了检测仪器的制造成本,因此生物传感技术成为医疗检测领域的重点研究方向。
荧光标记法是目前应用比较广泛的生物传感技术,其具体原理使在已知的抗体或抗原分子上标记荧光素,当标记有荧光素的抗体或抗原与其相对应的待测抗原或待测抗体结合形成复合物后,在所述复合物上就带有一定量的荧光素,在荧光显微镜下就可以看见发出荧光的复合物,从而检测出抗原或抗体。但是荧光标记法存在的问题是所述复合物中的荧光素不可避免的会对待测抗原或待测抗体的自身性质产生影响,这种影响可能会对待测抗原或待测抗体的携带者造成损伤;并且用于标记的荧光素也可能会产生荧光淬灭现象,从而无法在荧光显微镜下看见发出荧光的复合物,进而导致误诊。
因此,亟需一种不会对待测抗原或待测抗体的性质产生影响,且不会产生荧光淬灭现象的生物传感标定方法。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种生物传感标定方法、标定系统及疾病检测系统,以实现提供一种不会对被测样品中的抗原的性质产生影响并且不会产生荧光淬灭现象的生物传感标定方法的目的。
为实现上述技术目的,本发明实施例提供了如下技术方案:
一种生物传感标定方法,包括:
在光纤表面固定一层被测抗原第一抗体;
使部分所述光纤通过被测样品以捕获被测样品中的抗原,所述光纤内部有检测光通过;
在金属纳米粒子表面固定被测抗原第二抗体;
将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,以使所述金属纳米粒子和所述被测样品中的抗原结合;
根据所述光纤出射的检测光的光强变化计算所述被测样品中的抗原浓度。
优选的,将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,以使所述金属纳米粒子和所述被测样品中的抗原结合之后还包括:
采用预设波长的光线激励所述金属纳米粒子,以使所述金属纳米粒子产生等离子体共振现象,所述预设波长为所述金属纳米粒子的共振波长;
采用照明光线照射所述金属纳米粒子,利用所述金属纳米粒子反射的照明光线与参考光线形成干涉图像;
根据所述干涉图像获取所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态。
优选的,采用照明光线照射所述金属纳米粒子,利用所述金属纳米粒子与参考光线形成干涉图像包括:
对光源发出的入射光线进行分束形成参考光线与照明光线,所述照明光线用于照射所述金属纳米粒子;
经所述金属纳米粒子反射的照明光线与所述参考光线形成干涉图像。
优选的,所述金属纳米粒子为金属纳米颗粒或金属纳米棒或金属纳米多面体。
优选的,所述金属纳米粒子为金纳米粒子或银纳米粒子或铜纳米粒子或铝纳米粒子。
一种生物传感标定系统,适用于上述任一实施例所述的生物传感标定方法,包括:
光纤;
照明装置,用于为所述光纤提供检测光;
生物传感芯片,用于盛放被测样品,部分所述光纤通过所述被测样品;
光谱仪,用于检测所述光纤出射的检测光的光强变化;
处理装置,用于根据所述光纤出射的检测光的光强变化计算所述被测样品中的抗原浓度。
优选的,所述生物传感标定系统还包括:激励光发送装置、干涉光发送装置、光线处理装置和成像装置;其中,
所述激励光发送装置,用于经过所述光线处理装置向所述生物传感芯片发送预设波长的光线,以激励所述被测样品中的金属纳米粒子,以使所述金属纳米粒子产生等离子体共振现象,所述预设波长为所述金属纳米粒子的共振波长;
所述干涉光发送装置,用于经过所述光线处理装置向所述生物传感芯片发送照明光线,并向所述成像装置发送参考光线;
所述成像装置,用于利用所述金属纳米粒子反射的照明光线与参考光线形成干涉图像;
所述处理装置,还用于根据所述干涉图像获取所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态。
优选的,所述成像装置为互补金属氧化物半导体图像传感器或电荷耦合元件图像传感器。
优选的,所述光纤为单模光纤。
一种疾病检测系统,包括至少一个如上述任一实施例所述的生物传感标定系统。
从上述技术方案可以看出,本发明实施例提供了一种生物传感标定方法、标定系统及疾病检测系统,其中,所述生物传感标定方法通过在光纤表面固定一层被测抗原第一抗体的方式,使部分所述光纤通过被测样品时,能够使所述被测样品中的抗原被所述第一抗体捕获;然后在金属纳米粒子表面固定被测抗原第二抗体,并将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,由于所述第二抗体的特异性识别,使所述金属纳米粒子可以通过所述第二抗体与所述被测样品中的抗原结合;通过上述过程,固定在所述光纤表面的所述第一抗体表面与被测样品中的抗原特异性结合,这些与光纤结合的抗原再通过所述第二抗体与金属纳米粒子结合,由于金属纳米粒子对于所述光纤消逝场的选择性吸收,使所述光纤出射的检测光强度会发生变化;根据所述光纤出射的检测光强度的变化就可以计算出所述被测样品中的抗原浓度,从而实现对被测样品中的抗原的检测。由于金属纳米粒子的消光截面远远大于传统的荧光分子,因此相较于传统的荧光标记法,所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测灵敏度较高。
由于所述金属纳米粒子通过所述第二抗体与所述抗原结合,并不会进入所述抗原内部,因此不会影响所述抗原自身的性质,从而不会对所述抗原的携带者造成损害。进一步的,所述金属纳米粒子具有较强的光稳定性,不存在荧光淬灭现象,使得所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测准确度较高,降低了出现误诊的概率。同时,所述金属纳米粒子易与生物分子偶联,因此所述生物传感标定方法具有较好的重复性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请的一个实施例提供的一种生物传感标定方法的流程示意图;
图2为本申请的一个优选实施例提供的一种生物传感标定方法的流程示意图;
图3为本申请的一个实施例提供的一种生物传感标定系统的装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种生物传感标定方法,如图1所示,包括:
S101:在光纤表面固定一层被测抗原第一抗体;
S102:使部分所述光纤通过被测样品以捕获被测样品中的抗原,所述光纤内部有检测光通过;
S103:在金属纳米粒子表面固定被测抗原第二抗体;
S104:将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,以使所述金属纳米粒子和所述被测样品中的抗原结合;
S105:根据所述光纤出射的检测光的光强变化计算所述被测样品中的抗原浓度。
需要说明的是,在光纤表面固定一层被测抗原第一抗体可以仅在光纤通过被测样品的部分表面固定一层被测抗原第一抗体以降低所述第一抗体的用量,从而降低成本;但在本申请的其他实施例中,也可以在光纤的整体表面固定一层被测抗原第一抗体,这样光纤的任意部分通过所述被测样品都可以进行接下来的步骤,方便检测人员的操作。本申请对此并不做限定,具体视实际情况而定。固定所述第一抗体的方法可以采取化学方法,其具体流程已为本领域技术人员所熟知,本申请在此不做赘述。
另外,所述光纤内部的检测光可以通过发光二极管LED发出,所述光纤的入射光口可以设置一个聚焦物镜,以提高LED发出的检测光与所述光纤的耦合效率。所述光纤优选为单模光纤。
所述生物传感标定方法通过在光纤表面固定一层被测抗原第一抗体的方式,使部分所述光纤通过被测样品时,能够使所述被测样品中的抗原被所述第一抗体捕获;然后在金属纳米粒子表面固定被测抗原第二抗体,并将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,由于所述第二抗体的特异性识别,使所述金属纳米粒子可以通过所述第二抗体与所述被测样品中的抗原结合;通过上述过程,固定在所述光纤表面的所述第一抗体表面与被测样品中的抗原特异性结合,这些与光纤结合的抗原再通过所述第二抗体与金属纳米粒子结合,由于金属纳米粒子对于所述光纤消逝场的选择性吸收,使所述光纤出射的检测光强度会发生变化;根据所述光纤出射的检测光强度的变化就可以计算出所述被测样品中的抗原浓度,从而实现对被测样品中的抗原的检测。并且由于金属纳米粒子的消光截面远远大于传统的荧光分子,因此相较于传统的荧光标记法,所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测灵敏度较高。
由于所述金属纳米粒子通过所述第二抗体与所述抗原结合,并不会进入所述抗原内部,因此不会影响所述抗原自身的性质,从而不会对所述抗原的携带者造成损害。进一步的,所述金属纳米粒子的性质稳定,不存在荧光淬灭现象,使得所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测准确度较高,降低了出现误诊的概率。同时,所述金属纳米粒子易与生物分子偶联,因此所述生物传感标定方法具有较好的重复性。
还需要说明的是,假设在将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中之前,所述光纤出射的检测光的强度为第一强度;在将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中之后,所述光纤出射的检测光的强度为第二强度;所述光纤出射的检测光的强度变化是指所述光纤出射的检测光的强度由第一强度变化为第二强度。
在上述实施例的基础上,在本申请的一个优选实施例中,如图2所示,将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,以使所述金属纳米粒子和所述被测样品中的抗原结合之后还包括:
S106:采用预设波长的光线激励所述金属纳米粒子,以使所述金属纳米粒子产生等离子体共振现象,所述预设波长为所述金属纳米粒子的共振波长;
S107:采用照明光线照射所述金属纳米粒子,利用所述金属纳米粒子反射的照明光线与参考光线形成干涉图像;
S108:根据所述干涉图像获取所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态。
需要说明的是,所述参考光线与所述照明光线的振动方向与振动频率一致,优选通过分束镜等光学元件对同一光源发出的光线进行分束形成所述参考光线以及所述照明光纤。
由于金属纳米粒子在被共振波长的光照射时会产生等离子体共振现象,这种等离子体共振现象会使金属纳米粒子产生局部加热现象,从而引起所述被测样品中局部折射率发生变化。这样照明光线在经过折射率发生变化的区域时会产生相位的变化,从而可以和所述参考光线形成干涉图像。
所述生物传感标定方法不仅通过所述光纤出射的检测光的强度对所述被测样品中的抗原浓度进行检测,还可以通过对所述干涉图像进行处理观察所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态,这对于进一步研究基于金属纳米粒子的生物传感标定技术具有重要意义,通过对金属纳米粒子的最终,可以深入探讨金属纳米粒子在所述光纤表面的分布、金属纳米粒子的大小和金属纳米粒子的形状等特征对所述生物传感标定方法灵敏度和特异性的影响。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个优选实施例中,采用照明光线照射所述金属纳米粒子,利用所述金属纳米粒子与参考光线形成干涉图像包括:
S1071:对光源发出的入射光线进行分束形成参考光线与照明光线,所述照明光线用于照射所述金属纳米粒子;
S1072:经所述金属纳米粒子反射的照明光线与所述参考光线形成干涉图像。
需要说明的是,所述干涉图像的成像装置可以为互补金属氧化物半导体图像传感器,还可以为电荷耦合元件图像传感器,本申请对此并不做限定,具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,所述金属纳米粒子为金属纳米颗粒或金属纳米棒或金属纳米多面体。
在上述实施例的基础上,在本申请的另一个实施例中,所述金属纳米粒子为金纳米粒子或银纳米粒子或铜纳米粒子或铝纳米粒子。本申请对所述金属纳米粒子的具体种类并不做限定,具体视实际情况而定。
以金纳米粒子为例,当所述金属纳米粒子为金纳米粒子时,所述预设波长为532nm。
相应的,本申请实施例还提供了一种生物传感标定系统,适用于上述任一实施例所述的生物传感标定方法,如图3所示,包括:
光纤5;
照明装置3,用于为所述光纤5提供检测光;
生物传感芯片6,用于盛放被测样品,部分所述光纤5通过所述被测样品;
光谱仪7,用于检测所述光纤5出射的检测光的光强变化;
处理装置8,用于根据所述光纤5出射的检测光的光强变化计算所述被测样品中的抗原浓度。
所述光纤5在经过表面固定被测抗原第一抗体的处理后,将具有所述第一抗体的部分通过被测样品,以捕获被测样品中的抗原。
需要说明的是,在光纤5表面固定一层被测抗原第一抗体可以仅在光纤5通过被测样品的部分表面固定一层被测抗原第一抗体以降低所述第一抗体的用量,从而降低成本;但在本申请的其他实施例中,也可以在光纤5的整体表面固定一层被测抗原第一抗体,这样光纤5的任意部分通过所述被测样品都可以进行接下来的步骤,方便检测人员的操作。本申请对此并不做限定,具体视实际情况而定。固定所述第一抗体的方法可以采取化学方法,其具体流程已为本领域技术人员所熟知,本申请在此不做赘述。
所述照明装置3可以为发光二极管LED,用于为所述光纤5提供检测光;如图3所示,所述光纤5的入射光口可以设置一个聚焦物镜4,以提高LED发出的检测光与所述光纤5的耦合效率。所述光纤5优选为单模光纤。
利用所述生物传感标定系统可以进行被测样品中的抗原检测,首先在光纤5表面固定一层被测抗原第一抗体的方式,使部分所述光纤5通过被测样品时,能够使所述被测样品中的抗原被所述第一抗体捕获;然后在金属纳米粒子表面固定被测抗原第二抗体,并将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,由于所述第二抗体的特异性识别,使所述金属纳米粒子可以通过所述第二抗体与所述被测样品中的抗原结合;通过上述过程,固定在所述光纤5表面的所述第一抗体表面与被测样品中的抗原特异性结合,这些与光纤5结合的抗原再通过所述第二抗体与金属纳米粒子结合,由于金属纳米粒子对于所述光纤5消逝场的选择性吸收,使所述光纤5出射的检测光强度会发生变化;根据所述光纤5出射的检测光强度的变化就可以计算出所述被测样品中的抗原浓度,从而实现对被测样品中的抗原的检测。并且由于金属纳米粒子的消光截面远远大于传统的荧光分子,因此相较于传统的荧光标记法,所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测灵敏度较高。
由于所述金属纳米粒子通过所述第二抗体与所述抗原结合,并不会进入所述抗原内部,因此不会影响所述抗原自身的性质,从而不会对所述抗原的携带者造成损害。进一步的,所述金属纳米粒子的性质稳定,不存在荧光淬灭现象,使得所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测准确度较高,降低了出现误诊的概率。同时,所述金属纳米粒子易与生物分子偶联,因此所述生物传感标定方法具有较好的重复性。
还需要说明的是,假设在将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中之前,所述光纤5出射的检测光的强度为第一强度;在将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中之后,所述光纤5出射的检测光的强度为第二强度;所述光纤5出射的检测光的强度变化是指所述光纤5出射的检测光的强度由第一强度变化为第二强度。
在上述实施例的基础上,在本申请的一个优选实施例中,如图3所示,所述生物传感标定系统还包括:激励光发送装置1、干涉光发送装置2、光线处理装置A10和成像装置9;其中,
所述激励光发送装置1,用于经过所述光线处理装置A10向所述生物传感芯片6发送预设波长的光线,以激励所述被测样品中的金属纳米粒子,以使所述金属纳米粒子产生等离子体共振现象,所述预设波长为所述金属纳米粒子的共振波长;
所述干涉光发送装置2,用于经过所述光线处理装置A10向所述生物传感芯片6发送照明光线,并向所述成像装置9发送参考光线;
所述成像装置9,用于利用所述金属纳米粒子反射的照明光线与参考光线形成干涉图像;
所述处理装置8,还用于根据所述干涉图像获取所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态。
所述激励光发送装置1和所述干涉光发送装置2均可以为激光器,当所述金属纳米粒子为金纳米粒子时,所述激励光发送装置1可以为半导体泵浦固态激光器DPSS,所述干涉光发送装置2可以为钛宝石激光器。本申请对所述激励光发送装置1和所述干涉光发送装置2的具体种类并不做限定,具体视实际情况而定。
如图3所示,所述光线处理装置A10可以由二向色镜10、第一反射镜11、分束镜14、滤光片12、第二反射镜13、准直透镜15和显微物镜16构成;
所述第一反射镜11用于减小所述光线处理装置A10单一方向的长度;
所述激励光发送装置1发送的预设波长的光线经过所述二向色镜10后与所述干涉光发送装置2发出的光线汇合;汇合光线经过所述反射镜反射后被所述分束镜14分成参考光线、照明光线和预设波长的光线,其中,参考光线经过所述第二反射镜13和所述分束镜14的反射,经过所述滤光片12进入所述成像装置9中;所述预设波长的光纤5经过所述准直透镜15和显微物镜16照射到所述生物传感芯片6内的被测样品上,以激励所述被测样品中的金属纳米粒子,以使所述金属纳米粒子产生等离子体共振现象;所述照明光线同样经过所述准直透镜15和显微物镜16照射到所述被测样品表面,经过反射后通过所述滤光片12进入所述成像装置9与所述参考光线形成干涉图像;所述滤光片12用于过滤所述预设波长的光线。
需要说明的是,图3仅为可能的一种所述光线处理装置A10的布置方式,本申请对所述光线处理装置A10的具体布置方式并不做限定,具体视实际情况而定。
由于金属纳米粒子在被共振波长的光照射时会产生等离子体共振现象,这种等离子体共振现象会使金属纳米粒子产生局部加热现象,从而引起所述被测样品中局部折射率发生变化。这样照明光线在经过折射率发生变化的区域时会产生相位的变化,从而可以和所述参考光线形成干涉图像。
所述生物传感标定方法不仅通过所述光纤5出射的检测光的强度对所述被测样品中的抗原浓度进行检测,还可以通过对所述干涉图像进行处理观察所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态,这对于进一步研究基于金属纳米粒子的生物传感标定技术具有重要意义,通过对金属纳米粒子的最终,可以深入探讨金属纳米粒子在所述光纤5表面的分布、金属纳米粒子的大小和金属纳米粒子的形状等特征对所述生物传感标定方法灵敏度和特异性的影响。
在上述实施例的基础上,在本申请的一个实施例中,所述成像装置9为互补金属氧化物半导体图像传感器或电荷耦合元件图像传感器。本申请对所述成像装置9的具体种类并不做限定,具体视实际情况而定。
相应的,本申请实施例还提供了一种疾病检测系统,包括至少一个如上述任一实施例所述的生物传感标定系统。
综上所述,本申请实施例提供了一种生物传感标定方法、标定系统及疾病检测系统,其中,所述生物传感标定方法通过在光纤5表面固定一层被测抗原第一抗体的方式,使部分所述光纤5通过被测样品时,能够使所述被测样品中的抗原被所述第一抗体捕获;然后在金属纳米粒子表面固定被测抗原第二抗体,并将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,由于所述第二抗体的特异性识别,使所述金属纳米粒子可以通过所述第二抗体与所述被测样品中的抗原结合;通过上述过程,固定在所述光纤5表面的所述第一抗体表面与被测样品中的抗原特异性结合,这些与光纤5结合的抗原再通过所述第二抗体与金属纳米粒子结合,由于金属纳米粒子对于所述光纤5消逝场的选择性吸收,使所述光纤5出射的检测光强度会发生变化;根据所述光纤5出射的检测光强度的变化就可以计算出所述被测样品中的抗原浓度,从而实现对被测样品中的抗原的检测。由于金属纳米粒子的消光截面远远大于传统的荧光分子,因此相较于传统的荧光标记法,所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测灵敏度较高。
由于所述金属纳米粒子通过所述第二抗体与所述抗原结合,并不会进入所述抗原内部,因此不会影响所述抗原自身的性质,从而不会对所述抗原的携带者造成损害。进一步的,所述金属纳米粒子具有较强的光稳定性,不存在荧光淬灭现象,使得所述生物传感标定方法对于所述抗原的检测准确度较高,降低了出现误诊的概率。同时,所述金属纳米粒子易与生物分子偶联,因此所述生物传感标定方法具有较好的重复性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种生物传感标定方法,其特征在于,包括:
在光纤表面固定一层被测抗原第一抗体;
使部分所述光纤通过被测样品以捕获被测样品中的抗原,所述光纤内部有检测光通过;
在金属纳米粒子表面固定被测抗原第二抗体;
将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,以使所述金属纳米粒子和所述被测样品中的抗原结合;
根据所述光纤出射的检测光的光强变化计算所述被测样品中的抗原浓度;
将所述金属纳米粒子混入所述被测样品中,以使所述金属纳米粒子和所述被测样品中的抗原结合之后还包括:
采用预设波长的光线激励所述金属纳米粒子,以使所述金属纳米粒子产生等离子体共振现象,所述预设波长为所述金属纳米粒子的共振波长;
采用照明光线照射所述金属纳米粒子,利用所述金属纳米粒子反射的照明光线与参考光线形成干涉图像;
根据所述干涉图像获取所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态。
2.根据权利要求1所述的生物传感标定方法,其特征在于,采用照明光线照射所述金属纳米粒子,利用所述金属纳米粒子反射的照明光线与参考光线形成干涉图像包括:
对光源发出的入射光线进行分束形成参考光线与照明光线,所述照明光线用于照射所述金属纳米粒子;
经所述金属纳米粒子反射的照明光线与所述参考光线形成干涉图像。
3.根据权利要求1-2任一项所述的生物传感标定方法,其特征在于,所述金属纳米粒子为金属纳米颗粒或金属纳米棒或金属纳米多面体。
4.根据权利要求1-2任一项所述的生物传感标定方法,其特征在于,所述金属纳米粒子为金纳米粒子或银纳米粒子或铜纳米粒子或铝纳米粒子。
5.一种生物传感标定系统,其特征在于,适用于权利要求1-4任一项所述的生物传感标定方法,包括:
光纤;
照明装置,用于为所述光纤提供检测光;
生物传感芯片,用于盛放被测样品,部分所述光纤通过所述被测样品;
光谱仪,用于检测所述光纤出射的检测光的光强变化;
处理装置,用于根据所述光纤出射的检测光的光强变化计算所述被测样品中的抗原浓度;
所述生物传感标定系统还包括:激励光发送装置、干涉光发送装置、光线处理装置和成像装置;其中,
所述激励光发送装置,用于经过所述光线处理装置向所述生物传感芯片发送预设波长的光线,以激励所述被测样品中的金属纳米粒子,以使所述金属纳米粒子产生等离子体共振现象,所述预设波长为所述金属纳米粒子的共振波长;
所述干涉光发送装置,用于经过所述光线处理装置向所述生物传感芯片发送照明光线,并向所述成像装置发送参考光线;
所述成像装置,用于利用所述金属纳米粒子反射的照明光线与参考光线形成干涉图像;
所述处理装置,还用于根据所述干涉图像获取所述金属纳米粒子与所述被测样品中的抗原的结合状态。
6.根据权利要求5所述的生物传感标定系统,其特征在于,所述成像装置为互补金属氧化物半导体图像传感器或电荷耦合元件图像传感器。
7.根据权利要求5-6任一项所述的生物传感标定系统,其特征在于,所述光纤为单模光纤。
8.一种疾病检测系统,其特征在于,包括至少一个如权利要求5-7任一项所述的生物传感标定系统。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1546990A (zh) * | 2003-12-11 | 2004-11-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研 | 微生化芯片上的光探测器 |
CN104515752A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所 | 一种用于检测阿特拉津的金标二抗信号放大srp免疫传感方法 |
CN104237174A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-12-24 | 南京邮电大学 | 一种基于单颗粒Au@Ag核壳结构的检测刀豆蛋白的方法 |
Non-Patent Citations (4)
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Surface Plasmon Resonance: A Versatile Technique for Biosensor Applications;Hoang Hiep Nguyen et al.;《Sensors》;20150505;第15卷;第10481-10510页 * |
基于金纳米棒放大的高灵敏度纳米光纤生化传感器;李明 等;《光学学报》;20151231;第35卷(第12期);摘要,1206001-1至1206001-6 * |
李明 等.基于金纳米棒放大的高灵敏度纳米光纤生化传感器.《光学学报》.2015,第35卷(第12期), * |
表面等离子体共振传感技术和生物分析仪;王晓萍 等;《化学进展》;20140625;第26卷(第7期);摘要,第1146-1150页"3 SPR传感器"、第1155页"6 应用" * |
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