[发明专利]一种增强免疫检测中荧光信号收集效率的装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种增强免疫检测中荧光信号收集效率的装置及制备方法，属于免疫荧光检测领域，包括依次叠合设置的玻璃棱镜、玻璃载玻片、金属薄膜、二氧化硅保护层、高分子层、样品槽。本发明的一种增强免疫检测中荧光信号收集效率的装置，一定程度反映绑定在固相载体表面上的抗原或抗体的角度信息；本发明的制备方法，将很大一部分荧光发射换成圆锥状的定向发射进入到玻璃基底，在对应于棱镜侧面的精确角度处可观测到强烈的荧光信号，这种特殊的层状结构可以增强免疫检测中荧光信号的收集效率，提高检测灵敏度，SiO₂层保护金属薄膜被氧化，同时作为隔离层避免荧光分子与金属直接接触发生荧光淬灭。

技术领域

本发明属于光学膜技术领域，具体涉及一种增强免疫检测中荧光信号收集效率的装置及其制备方法。

背景技术

金属颗粒和金属薄膜显示出丰富的、复杂的光电特性。当光以一个非常精确的角度照射金属薄膜，即入射光的波矢量的横向分量与表面等离激元的波矢量相匹配，电磁场有效的耦合到表面等离激元，导致反射光极大的衰减。金属膜中被激发的表面等离激元产生强度很高的倏逝场，这种倏逝场可穿透金属表面上的电介质，进入到样品的数百纳米区域与样品进行耦合。

相反地，光激发绑定在金属薄面表面的荧光分子，被激发的荧光分子基团，会产生一个与金属膜中自由电子强烈相互作用的电磁场，导致表面等离激元。这些表面等离激元的频率与荧光分子的发射频率一致，我们会观察到一个强烈的定向发射，称其为表面等离激元的耦合发射。这种定向发射是由被激发的荧光分子的振荡偶极子与金属表面上的表面等离激元耦合，随后辐射到玻璃基底上而产生的。表面等离激元的耦合发射呈现出与荧光分子相同的光谱线型，但是与发射回玻璃基底的角度的偏振态高度相关。基于表面等离激元耦合发射运用简单光学系统，可能提供50％的光收集效率和很高的本征波长的分辨率。

现有免疫检测技术多数是被设计在表面绑定有一层蛋白抗体的透明基底上，利用表面荧光信号对抗体蛋白分子进行检测。在自由空间环境下，荧光分子发射的荧光信号是各向同性的，因此，检测灵敏度部分受到荧光信号收集效率的限制。

同时，免疫检测中，由于高能量激发光导致的生物样品的强荧光背景也限制了免疫荧光检测的灵敏度。表面等离激元耦合的发射仅仅与紧密绑定在金属表面附近的荧光分子有关，且只有在精确的角度处可以观测到强烈的荧光。

发明内容

发明目的：本发明提供一种增强免疫检测中荧光信号收集效率的装置，结构简单；本发明的另一目的是提供其制备方法。

一种增强免疫检测中荧光信号收集效率的装置，包括依次叠合设置的玻璃棱镜、玻璃载玻片、金属薄膜、二氧化硅保护层、高分子层、样品槽。

进一步地，所述的玻璃棱镜为半球形玻璃棱镜。

进一步地，所述的金属薄膜所为金或银，其厚度范围为50～100nm，要求金属薄膜中表面等离激元的频率与荧光分子发射频率一致。

进一步地，所述的二氧化硅保护层的厚度为5～10nm，二氧化硅保护层也作为隔离层避免荧光分子与金属直接接触发生荧光淬灭。

进一步地，所述的高分子层的厚度为10～50nm，高分子层的作用是偶联生物分子，选自核酸、蛋白、多肽。

进一步地，所述的样品槽的作用是方便滴加荧光分子标记的抗原或者抗体，激发光可以从样品槽正上方入射，也可以从玻璃棱镜下方入射。

进一步地，该装置配备光纤探测器，所述的光纤探测器绕玻璃棱镜自由转动。

一种增强免疫检测中荧光信号收集效率的装置的制备方法，包括如下步骤：

1)取玻璃载玻片，放入玻璃清洗液中在超声环境下清洗载玻片，在去离子水和无水乙醇中清洗，吹干；采用磁控溅射的方法沉积50nm厚度的金属薄膜，再在金属薄膜上运用化学气相沉积法沉积厚度为5～10nm的二氧化硅保护层，得到三明治层状结构基底；