專利名稱：聚合物光柵核酸適體生物傳感器及檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測與傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核酸適體生物傳感器及檢測裝置。
背景技術(shù)：
近年來，生物傳感器在科學(xué)研究、生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用方興未艾，例如醫(yī)學(xué)診斷、流程控制和環(huán)境監(jiān)測等。生物傳感器是以生物學(xué)組件作為主要功能性元件，能夠感受特定的被測量并按照一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可識別信號的器件或裝置。發(fā)明高速度、高特異性、高靈敏的蛋白質(zhì)檢測技術(shù)是目前生物傳感器研究所面臨的緊迫任務(wù)。傳統(tǒng)蛋白質(zhì)的檢測主要利用抗體-抗原的特異相互作用，而利用寡核苷酸間嚴(yán)格的識別和親合力而設(shè)計的人工合成寡核苷酸-適體的出現(xiàn)，使抗體抗原反應(yīng)發(fā)生新的革命性變化。篩選出來的核酸適體能特異性地結(jié)合蛋白質(zhì)、多肽、有機物、金屬離子等各種配體，并且核酸適體具有易合成、易存儲、易修飾等優(yōu)點，它在核酸結(jié)構(gòu)的多樣性、蛋白質(zhì)/DNA相互作用等方面的研究日益受到重視。生物活性單元的固定化技術(shù)是生物傳感器制作的核心，現(xiàn)有的生物傳感器的固定化技術(shù)主要有吸附法、共價鍵合法、物理包埋法等。吸附法一般是通過含酶緩沖液的揮發(fā)來進(jìn)行，但吸附過程具有可逆性，生物活性單元易從電極表面脫離，壽命較短；共價鍵合法是將生物活性單元通過共價鍵與電極表面結(jié)合而固定，酶穩(wěn)定性較好，但電極表面的共價鍵合較困難。物理包埋法采用凝膠、聚合物包埋，將生物分子包埋并固定在高分子聚合物的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，穩(wěn)定性好，過程簡單。但采用物理方法將凝膠/聚合物限制在電極表面，使傳感器難以微型化。目前使用的生物活性單元固定化載體、方法和技術(shù)并未達(dá)到完善的程度，因此更簡單、實用的新型固定化技術(shù)仍然是該領(lǐng)域研究的重要方向之一?，F(xiàn)有的核酸適體生物傳感器主要有光學(xué)適體生物傳感器、壓電晶體適體傳感器和電化學(xué)適體傳感器?，F(xiàn)有的光學(xué)適體生物傳感器有光纖適體傳感器、消失波光纖適體傳感器、表面等離子共振適體傳感器和熒光適體傳感器?，F(xiàn)有光纖適體生物傳感器的基體傳感器為石英光纖，作用機理是利用石英表面先接上一層連接物，然后將適體連在光纖端面上，與目的物進(jìn)行生化反應(yīng)。反應(yīng)后產(chǎn)生的特征光學(xué)信號(熒光、顏色等)通過光纖探頭傳遞至光檢測器，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換進(jìn)而測定目的物含量?，F(xiàn)有消失波光纖適體傳感器采用在光纖側(cè)表面加上生物敏感膜(核酸適體)實現(xiàn)對目的物的測量。原理是當(dāng)光線在光纖纖芯中以全反射方式傳播時，會在纖芯側(cè)表面外的其它介質(zhì)中存在一個光波場，這種波隨向外傳播距離而快速衰減，稱為消失波。當(dāng)消失波穿過生物敏感膜時，或產(chǎn)生光信號，或?qū)е孪Рㄅc光纖內(nèi)傳播光線的強度、相位或頻率改變，測量這些變化，即可獲得生物敏感膜上變化的信息，即適體與分析物相互作用的信息。上述光纖適體生物傳感器和消失波光纖適體傳感器的缺點是生物活性單元的固定困難，基體傳感器不能重復(fù)使用且更換不方便。
現(xiàn)有表面等離子共振適體傳感器是將適體分子固化在以石英或玻璃為載體的金屬(通常為金)膜表面，加入待測目的物，兩者的結(jié)合使金屬膜與溶液界面的折射率上升，從而導(dǎo)致共振角度的改變。如果固定入射光角度，就能根據(jù)共振角的改變程度對待測目的物進(jìn)行定量分析，該方法無需標(biāo)記，十分方便。但由于需要貴金屬膜，傳感器成本較高?，F(xiàn)有熒光適體生物傳感器主要是用熒光基團(tuán)標(biāo)記核酸適體，基于目標(biāo)分子和核酸適體作用后產(chǎn)生的熒光偏振或者熒光強度的改變來檢測目標(biāo)分子，或者將熒光基團(tuán)和猝滅基團(tuán)分別標(biāo)于核酸適體上，通過將目標(biāo)分子引入到體系中后熒光信號的改變來實現(xiàn)對待測物的定量分析。熒光適體生物傳感器結(jié)構(gòu)簡單，但檢測準(zhǔn)確度相對較低。光學(xué)聚合物具有易加工、重量輕以及適于批量生產(chǎn)等優(yōu)點，因此聚合物光柵被廣泛應(yīng)用于光學(xué)測量、集成光學(xué)、光信息處理等領(lǐng)域中。采用微電子工藝制作的微結(jié)構(gòu)光柵是新型光柵發(fā)展的一個重要方向，其最小線寬可以做到小于100納米。為此國內(nèi)外進(jìn)行了各種復(fù)制技術(shù)的研究，主要包括熱壓、注射成型、澆鑄和溶膠-凝膠法、壓印法等。利用這些方法進(jìn)行微結(jié)構(gòu)光柵的復(fù)制，使用同一塊母光柵可大批量生產(chǎn)出光柵參數(shù)相同的復(fù)制光柵，復(fù)制成本低。無論哪種科學(xué)儀器，其發(fā)展趨勢總是朝著小型化、智能化、高精度和低價格方向發(fā)展。生物傳感器種類很多，新的方法不斷替代傳統(tǒng)方法，因此國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究工作從不間斷，研究可用于免疫檢測和核酸檢測以及作為其它生命科學(xué)研究中各種生物反應(yīng)過程的低成本、方便、快捷生物分子檢測方法，對于醫(yī)院、生物制藥部門、檢疫檢驗部門和生命科學(xué)研究單位，特別是用于家庭免疫、衛(wèi)生監(jiān)護(hù)等都有重要意義，應(yīng)用前景良好。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種聚合物光柵核酸適體生物傳感器及檢測裝置，設(shè)備簡單、檢測容易、穩(wěn)定性好、過程簡單、制作成本低、實現(xiàn)完全非接觸測量，對被測樣本無損傷，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案一種聚合物光柵核酸適體生物傳感器，包括一片用光學(xué)塑料制作的基體，該基體的下表面為光學(xué)平面，上表面為聚合物凹凸光柵，該聚合物凹凸光柵是由多條等間距設(shè)置的平行凹槽構(gòu)成，且凹槽內(nèi)沉積有一層核酸適體。優(yōu)選的，所述基體為長方體狀，其長度為5毫米，寬度為3毫米，高度為I毫米，所述聚合物凹凸光柵的光柵常數(shù)為I至2微米，光柵凹槽深度為I至2微米，核酸適體的沉積厚度為10-100納米。優(yōu)選的，所述基體為聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯材料。一種聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，包括金屬樣品盒、半導(dǎo)體激光器、分光鏡、柱面透鏡、光衰減器、線陣CCD傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊以及前述的生物傳感器，該生物傳感器固定在金屬樣品盒上，該光衰減器和線陣CCD傳感器依次位于生物傳感器的上方，該數(shù)據(jù)處理模塊與線陣CCD傳感器連接，該柱面透鏡和分光鏡依次位于生物傳感器的下方，所述半導(dǎo)體激光器包括紅光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器，該紅光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器互成90度角安裝在分光鏡的底部和右側(cè)，該分光鏡、柱面透鏡、光衰減器、線陣CXD傳感器中心在同一光軸上。
優(yōu)選的，所述金屬樣品盒的中心設(shè)有一矩形凹陷區(qū)域，該矩形凹陷區(qū)域的長度為5毫米，寬度為3毫米，高度為I毫米，且矩形凹陷區(qū)域的中心位置有一個圓形通光小孔，且金屬樣品盒的上表面四個方向各有一個用作放置和取出生物傳感器的槽形缺口，各槽形缺口的寬度為1. 5毫米，深度為I毫米。優(yōu)選的，所述紅光半導(dǎo)體激光器的功率為3 5毫瓦、波長為650納米、輸出光束直徑為I 2毫米，所述綠光半導(dǎo)體激光器的功率為5 10毫瓦、波長為532納米、輸出光束直徑為I 2毫米，該紅光、綠光半導(dǎo)體激光器的出光面距離分光鏡的表面10 20毫米，且紅光、綠光半導(dǎo)體激光器的中心軸線與分光鏡的兩個互相垂直的軸線重合。優(yōu)選的，所述分光鏡為立方體玻璃分光棱鏡，邊長為10 15毫米；所述柱面透鏡為長10毫米、寬5毫米、焦距10毫米的玻璃柱面透鏡，該柱面透鏡安裝在分光鏡的正上方5毫米處；所述金屬樣品盒放置于柱面透鏡的正上方10毫米 處，柱面透鏡的焦點與金屬樣品盒之圓形通光小孔的中心重合。優(yōu)選的，所述光衰減器放置于金屬樣品盒的上方30毫米處，該光衰減器是由兩個薄膜偏振片組成的，兩個薄膜偏振片的直徑都是30毫米，其中一個薄膜偏振片固定不動，另一個薄膜偏振片可以繞中心軸線自由旋轉(zhuǎn)以改變激光透過衰減量。優(yōu)選的，所述線陣CXD傳感器放置于光衰減器的上方10毫米處，該線陣CXD傳感器的CCD長度不小于25毫米，光敏元素為2700個，光敏元素尺寸為11X11微米，光譜響應(yīng)范圍0. 3 0. 9微米；所述光衰減器和線陣CCD傳感器同軸安裝在同一個可以左右移動的盒子中，當(dāng)測量生物傳感器的衍射光強度時，盒子位于金屬樣品盒的正上方；當(dāng)放置和取出生物傳感器時，盒子位于金屬樣品盒的左上方。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括12位A/D轉(zhuǎn)換器和單片機。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知(1)采用微結(jié)構(gòu)聚合物凹凸光柵包埋生物分子，穩(wěn)定性好，過程簡單，屬于新型固定化技術(shù)。(2)采用衍射光強比測量方法，檢測容易，設(shè)備簡單。(3)采用微結(jié)構(gòu)聚合物凹凸光柵作為生物傳感器，制作成本低。(4)完全非接觸測量，對被測樣本無損傷。為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明的核酸適體生物傳感器結(jié)構(gòu)的主視圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為本發(fā)明的檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的檢測光路原理圖。圖5為圖4的左視圖。圖6為金屬樣品盒結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為(XD探測面光斑分布示意圖。附圖標(biāo)識說明1、核酸適體生物傳感器11、聚合物凹凸光柵12、核酸適體13、光學(xué)平面
2、金屬樣品盒21、圓形通光小孔22、矩形凹陷區(qū)域23、槽形缺口3、半導(dǎo)體激光器31、紅光半導(dǎo)體激光器32、綠光半導(dǎo)體激光器4、分光鏡5、柱面透鏡6、光衰減器7、線陣CXD傳感器8、數(shù)據(jù)處理模塊9、盒子。
具體實施例方式請參照圖1和圖6所示，本發(fā)明的聚合物光柵核酸適體光學(xué)生物傳感器I是一塊由光學(xué)塑料薄片做出的長方體形狀的基體，于基體上表面設(shè)置了聚合物凹凸光柵11，基體的底面為光學(xué)平面13。所述基體材料為聚碳酸酯，俗稱PC，也可以采用聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱PMMA，后者性能稍差。所述聚合物凹凸光柵11的制作可采用熱壓印技術(shù)將光柵模板上的凹凸光柵復(fù)制到聚合物基片上。該聚合物凹凸光柵11是由一組截面為矩形的平行凹槽構(gòu)成，平行凹槽的方向與長方形基體的長邊或短邊平行。本實施例中，該基體的長度為5毫米，寬度為3毫米，高度為I毫米，聚合物凹凸光柵11的光柵常數(shù)為I至2微米，光柵刻槽深度為I至2微米。在聚合物凹凸光柵11的凹槽內(nèi)，沉積了一層核酸適體12，該核酸適體12為與配體高效、專一結(jié)合的DNA或RNA寡核苷酸，核酸適體12厚度10-100納米，可通過揮發(fā)沉積和離心技術(shù)將核酸適體12沉積到聚合物凹凸光柵11的凹槽內(nèi)。請參照圖3，本發(fā)明的聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置包括金屬樣品盒2、半導(dǎo)體激光器3、分光鏡4、柱面透鏡5、光衰減器6、線陣CCD傳感器7、數(shù)據(jù)處理模塊8以及前述光學(xué)生物傳感器I。該光學(xué)生物傳感器I固定在金屬樣品盒2上，該光衰減器6和線陣CCD傳感器7依次位于光學(xué)生物傳感器I的正上方，該數(shù)據(jù)處理模塊8與線陣CXD傳感器7連接，該柱面透鏡5和分光鏡4依次位于光學(xué)生物傳感器I的正下方，所述半導(dǎo)體激光器3包括紅光半導(dǎo)體激光器31和綠光半導(dǎo)體激光器32，該紅光半導(dǎo)體激光器31和綠光半導(dǎo)體激光器32互成90度角安裝在分光鏡4的底部和右側(cè)，該分光鏡4、柱面透鏡5、光衰減器6、線陣CXD傳感器7中心在同一光軸上。具體而言，請參照圖6，所述金屬樣品盒2為一內(nèi)“凹”形的長方體結(jié)構(gòu)，底面中心位置有一個圓形通光小孔21，用作光柵衍射測量的通光光闌孔。該金屬樣品盒2的中心矩形凹陷區(qū)域22的長度為5毫米，寬度為3毫米，高度為I毫米，該矩形凹陷區(qū)域22的尺寸與光學(xué)生物傳感器I的尺寸大小相匹配，用于放置光學(xué)生物傳感器I。所述金屬樣品盒2的上表面四個邊各有一個槽形缺口 23，方便放置和取出聚合物凹凸光柵11，槽形缺口 23的寬度為1. 5毫米，深度為I毫米。金屬樣品盒2的作用是固定和保護(hù)光學(xué)生物傳感器1，當(dāng)放置光學(xué)生物傳感器I時，應(yīng)將聚合物凹凸光柵11的光學(xué)平面13緊貼金屬樣品盒2帶有圓形通光小孔21的底面。請參照圖3、4、5，所述紅光半導(dǎo)體激光器31的功率為3 5毫瓦、波長650納米、輸出光束直徑為I 2毫米，所述綠光半導(dǎo)體激光器32的功率為5 10毫瓦、波長532納米、輸出光束直徑為I 2毫米，該紅光、綠光半導(dǎo)體激光器31、32互成90度角安裝在分光鏡4的底部和右側(cè)，且紅光、綠光半導(dǎo)體激光器31、32的出光面距離分光鏡4的表面10 20毫米，紅光、綠光半導(dǎo)體激光器31、32的中心軸線與分光鏡4的兩個互相垂直的軸線重
口 O所述分光鏡4為立方體玻璃分光棱鏡,邊長為10 15毫米,上述半導(dǎo)體激光器3輸出光束通過分光鏡4合并在向上傳輸?shù)耐还饴分校黾t光半導(dǎo)體激光器31和綠光半導(dǎo)體激光器32測量時采用輪流工作方式，分時輸出激光。所述柱面透鏡5為長10毫米、寬5毫米、焦距10毫米的玻璃柱面透鏡，該柱面透鏡5安裝在上述分光鏡4的正上方5毫米處，激光束通過柱面透鏡5的中心。在柱面透鏡5的正上方10毫米處放置金屬樣品盒2，激光束通過金屬樣品盒2的底面圓形通光小孔21。金屬樣品盒2的矩形凹陷區(qū)域22內(nèi)放置光學(xué)生物傳感器1，激光束通過光學(xué)生物傳感器I的中心。金屬樣品盒2的上方30毫米處放置光衰減器6。光衰減器6是由兩個薄膜偏振片組成的，通過旋轉(zhuǎn)兩個光學(xué)偏振片的相對光軸角度來改變衰減系數(shù)。兩個薄膜偏振片的直徑都是30毫米，其中一個薄膜偏振片固定不動，另一個薄膜偏振片可以繞中心軸線自由旋轉(zhuǎn)，以改變激光透過衰減量。光衰減器6的上方10毫米處放置線陣CXD傳感器7，線陣CXD傳感器7的光敏元素為2700個，光敏元素尺寸不大于11X11微米，光譜響應(yīng)范圍0. 3 0. 9微米，CXD長度不小于25毫米，CCD長度方向平行于上述柱面透鏡5圓柱軸方向。該光衰減器6和上述線陣CCD傳感器7同軸安裝在同一個盒子9中，盒子9可以左右移動。當(dāng)測量光學(xué)生物傳感器I的衍射光強度時，盒子9位于金屬樣品盒2的正上方；當(dāng)放置和取出光學(xué)生物傳感器I時，盒子9位于金屬樣品盒2的左上方。與線陣CXD傳感器7連接的是數(shù)據(jù)處理模塊8，主要由12位A/D轉(zhuǎn)換器和單片機組成，完成光信號強度的采集、存儲和數(shù)據(jù)計算。請參照圖3，本發(fā)明的工作原理如下紅光半導(dǎo)體激光器31發(fā)出的紅色(波長650納米)激光束，經(jīng)分光鏡4無轉(zhuǎn)折地進(jìn)入柱面透鏡5，綠光半導(dǎo)體激光器32發(fā)出的綠色(波長532納米)激光束，經(jīng)分光鏡4轉(zhuǎn)折90度后進(jìn)入柱面透鏡5。如圖4至圖7所示，在YZ平面看，激光束經(jīng)柱面透鏡5后仍保留原來光束寬度不變，而透過金屬樣品盒2的下表面通光小孔后，激光束寬度變?yōu)榕c小孔直徑相同，再經(jīng)過光學(xué)生物傳感器I上的光柵衍射，產(chǎn)生±1級和0級衍射光，分解成三個不同角度的細(xì)光束，最后經(jīng)過光衰減器6到達(dá)線陣CCD傳感器7探測面。在XZ平面看，柱面透鏡5將激光束會聚于金屬樣品盒2的下表面圓形通光小孔21上，透過圓形通光小孔21后成為扇形激光束進(jìn)入光學(xué)生物傳感器1，由于激光束扇形平面與光學(xué)生物傳感器I上的光柵方向平行，所以扇形激光束透過光學(xué)生物傳感器I后仍保留原來扇形形狀不變。上述扇形激光束經(jīng)光衰減器6后到達(dá)線陣CCD傳感器7探測面，在探測面上(XY平面)形成長條狀光斑，因此盡管線陣CCD傳感器7光敏元素尺寸只有
11X 11微米，本發(fā)明采用的扇形激光束卻很容易被線陣CCD傳感器7探測，不存在光束對準(zhǔn)問題(請參照圖7)。線陣CCD傳感器7探測到的±1級和0級衍射光強度電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后儲存在單片機系統(tǒng)的存儲器中，然后計算光柵±1級和0級的衍射光強度比值來確定聚合物凹凸光柵11凹槽深度。測量過程如下采用揮發(fā)沉積和離心技術(shù)將核酸適體12沉積到聚合物凹凸光柵11的凹槽內(nèi)，分別用波長650納米的紅色激光(由紅光半導(dǎo)體激光器31發(fā)出)和波長532納米的綠色激光(由綠光半導(dǎo)體激光器32發(fā)出)測量光學(xué)生物傳感器I的±1級和O級衍射光強度，通過計算光柵± I級和O級的衍射光強度比值來確定光柵凹槽深度，采用兩個激光波長的原因是一個確定的光柵±1級和O級的衍射光強度比值對應(yīng)多個光柵凹槽深度值，采用兩個波長就能在一定深度范圍內(nèi)唯一確定光柵凹槽深度。將被測蛋白質(zhì)置于光學(xué)生物傳感器I的光柵表面，待反應(yīng)一定時間后清洗光柵表面，再一次重復(fù)上述過程測量光柵凹槽深度，通過比較光學(xué)生物傳感器I上光柵凹槽深度的變化量，就能得到被測蛋白質(zhì)的存在和含量。綜上所述，本發(fā)明的設(shè)計重點在于，所述核酸適體的光學(xué)生物傳感器的基體上具有聚合物凹凸光柵11，通過溫和的物理吸附與包埋相結(jié)合的方式固定生物分子，即通過核酸適體12分子極性鍵、氫鍵、疏水鍵的作用，通過揮發(fā)沉積和離心技術(shù)將核酸適體12吸附于聚合物凹凸光柵11的凹槽中，由于凹槽寬度只有幾百納米到幾微米，因而凹槽兩壁具有包埋固定生物分子的作用。當(dāng)聚合物凹凸光柵11的凹槽內(nèi)的核酸適體12與特異靶分子相結(jié)合，其特異性如同抗體一樣，對可結(jié)合的配體有嚴(yán)格的識別能力和高度的親和力，因而使光柵凹槽深度發(fā)生變化。上述半導(dǎo)體激光器3輸出的單波長激光束經(jīng)柱面透鏡5在垂直方向會聚于金屬樣品盒2圓形通光光闌孔上，這樣從通光光闌孔出射的光束在垂直于柱面透鏡5圓柱體軸線的方向上變?yōu)樯刃喂馐螤睿谄叫杏谥嫱哥R5圓柱體軸線的方向上仍然保持平行光束形狀，只是光束寬度變窄，有利于提高空間分辨率。扇形激光束經(jīng)帶有核酸適體12和配體的光柵衍射后形成多個衍射扇形光束，經(jīng)光衰減器6后到達(dá)CCD光敏面。由于凹凸光柵±1級和0級衍射光強之比對光柵的凹槽深度敏感，因此通過比較光柵±1級和0級衍射光強比就能得到凹槽深度的變化。當(dāng)光柵凹槽內(nèi)發(fā)生核酸適體12和配體的結(jié)合反應(yīng)時，凹槽深度就會改變。通過本檢測裝置中的CCD光敏面接收0級衍射和土 I級衍射光，由數(shù)據(jù)處理模塊8比較光柵土 I級和0級衍射光強比的變化量，就能獲得配體生物分子存在的信息。本發(fā)明相對傳統(tǒng)技術(shù)而且具有設(shè)備簡單、檢測容易、穩(wěn)定性好、過程簡單、制作成本低、實現(xiàn)完全非接觸測量，對被測樣本無損傷的優(yōu)點。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種聚合物光柵核酸適體生物傳感器，其特征在于包括一片用光學(xué)塑料制作的基體，該基體的下表面為光學(xué)平面，上表面為聚合物凹凸光柵，該聚合物凹凸光柵是由多條等間距設(shè)置的平行凹槽構(gòu)成，且凹槽內(nèi)沉積有一層核酸適體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物光柵核酸適體生物傳感器，其特征在于所述基體為長方體狀，其長度為5毫米，寬度為3毫米，高度為I毫米，所述聚合物凹凸光柵的光柵常數(shù)為I至2微米，光柵凹槽深度為I至2微米，核酸適體的沉積厚度為10-100納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物光柵核酸適體生物傳感器，其特征在于所述基體為聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯材料。
4.一種聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，其特征在于包括金屬樣品盒、半導(dǎo)體激光器、分光鏡、柱面透鏡、光衰減器、線陣CXD傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊以及如權(quán)利要求1至3其中一項所述的生物傳感器，該生物傳感器固定在金屬樣品盒上，該光衰減器和線陣CCD傳感器依次位于生物傳感器的上方，該數(shù)據(jù)處理模塊與線陣CCD傳感器連接，該柱面透鏡和分光鏡依次位于生物傳感器的下方，所述半導(dǎo)體激光器包括紅光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器，該紅光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器互成90度角安裝在分光鏡的底部和右側(cè)，該分光鏡、柱面透鏡、光衰減器、線陣CCD傳感器中心在同一光軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，其特征在于所述金屬樣品盒的中心設(shè)有一矩形凹陷區(qū)域，該矩形凹陷區(qū)域的長度為5毫米，寬度為3毫米，高度為I毫米，且矩形凹陷區(qū)域的中心位置有一個圓形通光小孔，且金屬樣品盒的上表面四個方向各有一個用作放置和取出生物傳感器的槽形缺口，各槽形缺口的寬度為1. 5毫米，深度為I毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，其特征在于所述紅光半導(dǎo)體激光器的功率為3 5毫瓦、波長為650納米、輸出光束直徑為I 2毫米，所述綠光半導(dǎo)體激光器的功率為5 10毫瓦、波長為532納米、輸出光束直徑為I 2毫米，該紅光、綠光半導(dǎo)體激光器的出光面距離分光鏡的表面10 20毫米，且紅光、綠光半導(dǎo)體激光器的中心軸線與分光鏡的兩個互相垂直的軸線重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，其特征在于所述分光鏡為立方體玻璃分光棱鏡，邊長為10 15暈米；所述柱面透鏡為長10暈米、寬5暈米、焦距10毫米的玻璃柱面透鏡，該柱面透鏡安裝在分光鏡的正上方5毫米處；所述金屬樣品盒放置于柱面透鏡的正上方10毫米處，柱面透鏡的焦點與金屬樣品盒之圓形通光小孔的中心重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，其特征在于所述光衰減器放置于金屬樣品盒的上方30毫米處，該光衰減器是由兩個薄膜偏振片組成的，兩個薄膜偏振片的直徑都是30毫米，其中一個薄膜偏振片固定不動，另一個薄膜偏振片可以繞中心軸線自由旋轉(zhuǎn)以改變激光透過衰減量。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，其特征在于所述線陣CCD傳感器放置于光衰減器的上方10毫米處，該線陣CCD傳感器的CCD長度不小于25毫米，光敏元素為2700個，光敏元素尺寸為11X11微米，光譜響應(yīng)范圍O. 3 O. 9微米；所述光衰減器和線陣CCD傳感器同軸安裝在同一個可以左右移動的盒子中，當(dāng)測量生物傳感器的衍射光強度時，盒子位于金屬樣品盒的正上方；當(dāng)放置和取出生物傳感器時，盒子位于金屬樣品盒的左上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物光柵核酸適體生物檢測裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊包括12位A/D轉(zhuǎn)換器和單片機。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚合物光柵核酸適體生物傳感器及檢測裝置，該生物傳感器包括基體，該基體的下表面為光學(xué)平面，上表面為聚合物凹凸光柵，該聚合物凹凸光柵是由多條等間距設(shè)置的平行凹槽構(gòu)成，且凹槽內(nèi)沉積有一層核酸適體。該檢測裝置包括金屬樣品盒、半導(dǎo)體激光器、分光鏡、柱面透鏡、光衰減器、線陣CCD傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊以及前述的生物傳感器，該生物傳感器固定在金屬樣品盒上，該分光鏡、柱面透鏡、光衰減器、線陣CCD傳感器中心在同一光軸上，所述半導(dǎo)體激光器包括紅光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器，該紅光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器互成90度角安裝在分光鏡的底部和右側(cè)。該檢測裝置實現(xiàn)完全非接觸測量，對被測樣本無損傷。
文檔編號G01N21/47GK103018172SQ201210528258
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者莊其仁, 龔冬梅, 王加賢, 賴麗萍 申請人:華僑大學(xué)