專利名稱：生物快速檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可廣泛適用于分子生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、食品檢驗、生物戰(zhàn)劑 和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的生物檢測裝置，特別是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對各種生物靶標(biāo)，
如細(xì)菌、生物戰(zhàn)劑分子、病毒、脫氧核糖核酸(DNA)、多肽、抗原抗體等生 物分子進(jìn)行快速檢測的高靈敏檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，廣泛使用的基于倏逝波光纖生物傳感器的生物檢測系統(tǒng)，是采用 光波在光纖內(nèi)以全反射方式傳輸過程中產(chǎn)生的倏逝波激發(fā)以生物親和反應(yīng)而 結(jié)合于光纖探針表面標(biāo)記有熒光染料的生物分子。把表面固定了一種捕獲生 物分子的光纖探針置于被檢測樣品中，該樣品中如果存在與固定在光纖探針 表面的生物分子同種生物物質(zhì)，則兩者將發(fā)生親和反應(yīng)形成復(fù)合分子，樣品 中的被測生物分子則結(jié)合到光纖探針的表面。然后再把該光纖探針置于具有 熒光染料標(biāo)記的識別生物分子溶液中，同樣兩者也會發(fā)生特異反應(yīng)，該溶液 中的識別生物分子與光纖生物探針上的復(fù)合分子結(jié)合，則將熒光染料固定于 光纖探針的表面。通過倏逝波激發(fā)光纖探針表面倏逝波場范圍內(nèi)的熒光染料， 從而檢測被檢測分子的生物物質(zhì)的屬性及其含量。在上述的光纖生物傳感器
系統(tǒng)中，所用的熒光標(biāo)記物是有機(jī)染料，因此導(dǎo)致其具有如下的缺點
1.基于熒光染料分子標(biāo)記的生物傳感器是采用檢測熒光染料分子的熒 光信號來實現(xiàn)檢測的。由于熒光染料分子的熒光具有熒光譜線寬，激發(fā)光譜 線窄和發(fā)射熒光易漂白及不穩(wěn)定的特點，因而，基于熒光染料生物探針的倏 逝波光纖生物傳感器很難保證檢測信號的穩(wěn)定性和檢測量的精確度。
2.由于激發(fā)熒光染料分子的激發(fā)光均比熒光染料吸收波長短，在激發(fā)熒 光染料分子的同時，也將激發(fā)生物分子或生物環(huán)境的自熒光，降低了檢測信 號的信噪比。
以上缺點大大的限制了光纖倏逝波生物傳感器在生物檢測中的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服傳統(tǒng)光纖生物傳感器所采用的熒光染料熒光光 譜寬、激發(fā)光譜線窄和熒光易漂白和發(fā)光不穩(wěn)定而帶來的光纖生物傳感器檢 測的生物熒光信號穩(wěn)定性差和生物分子或生物環(huán)境產(chǎn)生的自熒光的缺點，提 供一種高靈敏度的靶標(biāo)生物分子檢測用的生物快速檢測系統(tǒng)。
本發(fā)明生物快速檢測系統(tǒng)，包括倏逝波光纖生物傳感器和具有熒光標(biāo)記 的識別生物分子溶液，特點是所述的具有熒光標(biāo)記的識別生物分子溶液是用
上轉(zhuǎn)換(UCP)納米晶標(biāo)記的識別生物分子溶液。
所述的上轉(zhuǎn)換納米晶材料(Up-converting phosphor,簡稱UCP)是一種 可對能量進(jìn)行上轉(zhuǎn)的無機(jī)合成物，即UCP可吸收低能量的(長波長)紅外光， 但卻發(fā)射高能量的(短波長)可見光。UCP納米晶材料是以氧化物、氟化物、 氯化物或硫化物為基質(zhì)材料，在基質(zhì)材料上進(jìn)行稀土摻雜，實現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光， 其發(fā)光顏色因摻雜離子不同而異。
在紅外光激發(fā)下發(fā)出可見光，根據(jù)光的有無及其強弱，可判斷被檢測生 物分子的屬性及其含量。與傳統(tǒng)標(biāo)記物相比，將上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料作為標(biāo)記物 用于生物分析中，具有無本底干擾、無淬滅。可進(jìn)行多重分析和定量分析等 優(yōu)點。UCP納米晶作為標(biāo)記物應(yīng)用于生物傳感器技術(shù)，不僅提高了檢測靈敏 度與穩(wěn)定性，并且以其發(fā)光標(biāo)記物的特點可與儀器結(jié)合對目標(biāo)被檢物進(jìn)行多 重定量檢測。
采用本發(fā)明基于UCP納米晶快速檢測系統(tǒng)進(jìn)行生物分子探測的操作方法
與傳統(tǒng)作法相同
即將所述的光纖倏逝波生物傳感器的光纖探針放入待測溶液中，如果該 溶液中存在與光纖探針上捕獲生物分子同種的生物分子，由于生物分子的特 異性結(jié)合而被捕獲形成復(fù)合分子；然后再將光纖生物探針放入所述的識別生 物分子溶液中，該溶液中的識別生物分子與光纖生物探針上的相應(yīng)的復(fù)合分 子結(jié)合，則將其標(biāo)記的UCP納米晶固定在光纖探針上，即可根據(jù)UCP納米 晶的熒光來同時判定得知被測溶液中生物分子的存在。并可根據(jù)UCP納米晶 的熒光強度的變化演示分子的反應(yīng)過程。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1. 提高了熒光檢測信號的穩(wěn)定性。由于本發(fā)明采用的是稀土離子共摻雜
的發(fā)光上轉(zhuǎn)換納米晶作為生物探針進(jìn)行生物標(biāo)記和檢測的，而稀土離子4f電 子受到了最外層S電子屏蔽作用，因而其發(fā)光穩(wěn)定，發(fā)光譜線窄，發(fā)光不漂 白，因此，提高了倏逝波光纖生物傳感器的螢光信號的穩(wěn)定性。
2. 提高了倏逝波光纖生物傳感器的檢測熒光信號的信噪比。由于本發(fā)明 中采用半導(dǎo)體激光器發(fā)射的近紅外激光代替了先技術(shù)中采用的近紫外激光， 可消除由生物分子或生物環(huán)境產(chǎn)生的自熒光背景，因此提高了檢測熒光信號 的信噪比。


圖1是實施例1檢測得到的UCP納米晶的發(fā)射光譜。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明生物快速檢測系統(tǒng)，包括倏逝波光纖生物傳感器和具有熒光標(biāo)記 的識別生物分子溶液，在所述的倏逝波光纖生物傳感器的一根光纖探針的表 面上植被捕獲生物分子，所述的具有熒光標(biāo)記的識別生物分子溶液是用UCP 納米晶標(biāo)記的識別生物分子的溶液。實施例1
(1) 光纖生物探針的制備。
a. 表面親水極化處理將所述光纖生物探針的纖芯表面先在清洗液1中
清洗30分鐘，再在清洗液2中清洗30分鐘，然后在清洗液3中煮沸10分鐘， 制備出在表面矩陣化的纖芯上具有親水的極化層。 其中所述清洗液l為濃HC1:乙醇4:1 (V/V);
清洗液2為濃硫酸； 清洗液3為超純水。
b. 捕獲分子層的制備將上述表面親水化處理的纖芯放入IgG蛋白質(zhì)溶 液(lmg/ml),使蛋白分子自然吸附在纖芯表面上，持續(xù)30分鐘時間，然后 洗凈，即形成了檢測所用的光纖生物探針。
(2) 所述的具有熒光標(biāo)記的識別生物分子溶液的制備。
取2 mL濃度為10_7M的羧基Y203:Er,Yb UCP納米晶溶液，向該UCP 納米晶溶液中加入20(iL濃度為0.05M的NHS和20pL濃度為0.5M的EDC 溶液，攪拌30—60分鐘，再向上述混合溶液中加入2(VL濃度為10—SM的羊 抗人IgG抗體。
應(yīng)用上述制備的光纖生物探針和用UCP納米晶標(biāo)記的識別生物分子溶液 進(jìn)行生物分子檢測
將光纖生物探針探針浸入被測溶液中，如果被測溶液中存在與光纖探針 上捕獲生物分子同種的生物分子，由于生物分子的特異性結(jié)合而在光纖探針 上被捕獲形成復(fù)合分子；然后再將該光纖生物探針放入所述的識別生物分子 溶液中，該溶液中的識別生物分子與光纖生物探針上的相應(yīng)的復(fù)合分子結(jié)合， 則將其標(biāo)記的UCP納米晶固定在光纖探針上；通過倏逝波光纖生物傳感器的 光學(xué)檢測系統(tǒng)檢測，得到圖1所示的光譜圖。
實施例2
(1) 完全按照實施例1的工藝制備出含有捕獲分子層IgG的光纖生物探針。
(2) 取2 mL濃度為1(T"M的氨基Y203:Er,Yb UCP納米晶溶液，向該 UCP納米晶溶液中加入20pL 0.05M的戊二醛溶液，攪拌30—60分鐘；之后 再向上述混合中加入同樣濃度的抗IgG抗體，即得用UCP納米晶標(biāo)記的識別 生物分子溶液。
按照實施例i的工藝也可制備出以NaYF4:Yb, Ho 、 ZnS:Yb, Eu或 ZnCl2:Yb, Tm等UCP納米晶標(biāo)記的識別分子溶液。
權(quán)利要求
1. 一種生物快速檢測系統(tǒng)，包括倏逝波光纖生物傳感器和具有熒光標(biāo)記的識別生物分子溶液，其特征在于，所述的具有熒光標(biāo)記的識別生物分子溶液是用上轉(zhuǎn)換納米晶標(biāo)記的識別生物分子溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物檢測裝置，特別是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對各種生物靶標(biāo)進(jìn)行快速檢測的生物快速檢測系統(tǒng)，它包括倏逝波光纖生物傳感器和具有熒光標(biāo)記的識別生物分子溶液，所述的具有熒光標(biāo)記的識別生物分子溶液是用上轉(zhuǎn)換納米晶標(biāo)記的識別生物分子溶液。本發(fā)明提高了熒光檢測信號的穩(wěn)定性和倏逝波光纖生物傳感器的檢測熒光信號的信噪比。
文檔編號G01N21/64GK101387637SQ20081005130
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者劉曉敏, 孔祥貴, 孫雅娟, 張友林, 曾慶輝 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所