[发明专利]基于三角形金纳米片的光纤LSPR SARS-CoV-2传感器及制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于三角形金纳米片的光纤LSPR SARS‑CoV‑2传感器及制备方法和应用，该传感器包括光纤探头，探头表面设有三角形金纳米片层，三角形金纳米片的表面还设有SARS‑CoV‑2抗体层。当固定于光纤探头表面的SARS‑CoV‑2抗体与目标检测物SARS‑CoV‑2抗原特异性结合时，光纤传感区域的有效折射率发生微小的变化，三角形金纳米片的局域表面等离子共振（LSPR）效应被影响，其峰位发生偏移。该光纤传感器因其高灵敏度；快速响应；无损；特异性高，具有巨大的SARS‑CoV‑2病毒检测潜力。

技术领域

本发明涉及光纤LSPR传感器，具体为一种基于三角形金纳米片的光纤LSPR SARS-CoV-2传感器及制备方法和应用。

背景技术

新型冠状病毒(2019-nCoV)，被国际病毒分类学委员会(ICTV)命名为SARS冠状病毒2型(SARS-CoV-2)。其最开始传播时，需要通过胸部的计算机断层扫描(CT)对SARS-CoV-2感染患者进行诊断，并与健康肺部进行比较，记录患者的CT图像中不同的阴影，然而这种诊断方法成本高且容易与其他混淆。随后，采用基于聚合酶链反应(PCR)的技术诊断新型冠状病毒。但PCR技术依赖于训练有素的操作人员和复杂的设备，且其检测时间长。

随着纳米材料的快速发展，基于纳米微结构的检测方式得到迅速发展。利用纳米材料的局域表面等离子共振(LSPR)效应，制作比色生物传感器，被广泛应用于检测细菌、病毒、核酸、蛋白质等生物标志物方面。近年来，基于球形金纳米粒子(AuNPs)的比色传感法具有特异性强、灵敏度高、检测结果裸眼可见等特点，发展迅速。丁莉芸课题组利用AuNPs的比色法实现了胃癌的早期诊断，他们将胃癌生物标志物microRNA-148a的RNA探针修饰在AuNPs表面，如若检测样品中存在microRNA-148a，金纳米粒子会聚集，从而从溶液颜色发生改变，吸光光谱也将发生明显变化。这种简单目视的检测方法同样适用于SARS-CoV-2的检测。已有基于金纳米球的比色传感法检测SARS-CoV-2RNA和SARS-CoV-2刺突抗原，但是其价格昂贵，不可复用。同样，已有基于三角形金纳米片的玻片光学平台和镀金膜的D型光纤传感器应用于检测SARS-CoV-2抗体、抗原，然而这些方法操作复杂，依赖于设备。

发明内容

本发明提供一种基于三角形金纳米片的光纤LSPR SARS-CoV-2传感器及制备方法和应用；通过检测光纤表面敏感材料三角形金纳米片的LSPR共振峰位的偏移量而实现生物传感；其具有灵敏度高，响应快速，无损，特异性高等特点，具有巨大的冠状病毒检测潜力。

本发明的技术方案是，一种基于三角形金纳米片的光纤LSPR SARS-CoV-2传感器，包括光纤探头，探头两端分别记为Y端和S端，S端表面设有三角形金纳米片层，三角形金纳米片的表面还设有SARS-CoV-2抗体层。

进一步地，所述光纤探头直径为125-800μm。

进一步地，三角形金纳米片的边长为10nm～40nm。

进一步地，该传感器还包括宽带光源、Y型光纤和光谱仪，Y型光纤的一端连接光纤探头的Y端，另一端的两个分支分别连接宽带光源和光谱仪。光纤探头S端表面有三角形金纳米片敏感材料，光经Y型光纤进入光纤探头，激发探头表面的金纳米敏感材料产生局域表面等离子体共振(LSPR)现象，LSPR对周围的介质和外界折射率十分敏感，当目标检测物存在时，LSPR的共振峰位和强度就会随之移动。优选方案中，所述光源为卤钨灯宽带光源，工作波长：390～900nm，光谱仪工作波长为350～1000nm。

本发明还涉及制备所述传感器的方法，包括以下步骤：

S1、对光纤探头进行处理，利用交联剂MPTMS将光纤探头表面硅烷化，将光纤探头的S端浸泡在三角形金纳米片分散液中，将纳米粒子固定在光纤探头的表面；