平面波导型荧光免疫传感器的制备和应用.pdf

第35 卷 分析化学 （FENXI HUAXUE ） 仪器装置与实验技术 第3 期 2007 年3 月 Chinese JOurnaI Of AnaIyticaI Chemistry 46l ~ 465 ……………………………… … … 仪器装置与实验技术… … ……………………………… 平面波导型荧光免疫传感器的制备与应用 l ＊ l l 2 宋保栋 施汉昌 何 苗 张 凡 郭彬彬 l （清华大学环境科学与工程系，北京 l00084 ） 2 （中国矿业大学，北京 l00083 ） 摘 要 研究了一种基于全内反射荧光和免疫检测原理的传感器系统，它可用于检测水环境中的有机污染 物，如2 ，4-D、藻毒素等。本系统采用长波长的荧光染料Cy 5. 5 ，以氦氖激光器作为激发光源，结合流动注射 分析系统，能够快速方便地对传感基片上发生的免疫反应进行测定。本研究介绍了平面波导型荧光免疫传感 器的检测原理、系统结构设计、传感基片的修饰、小分子配基的固定和系统测试结果。实验结果表明，系统具 有很高的稳定性，对荧光染料的响应灵敏度可达lnmOI/ L ；修饰后的传感基片基本不对蛋白产生非特异性吸附， 而对不同浓度小分子配基抗体的响应符合LOgistic 方程；传感基片重复使用20 个周期后，性能没有明显的下降。 关键词 平面波导型荧光免疫传感器，流动注射系统，免疫反应，有机污染物 ! 引 言 ［l］ 20 世纪60 年代以来，免疫分析技术开始引入到环境检测领域中 ，它利用有机污染物质与其特异 性抗体的亲和反应，并通过测定标记物（如放射性同位素、酶等）来表征环境中有机污染物质的含量。 免疫传感器技术结合了免疫分析与光学生物传感器的优点，有良好的特异性和较低的检出限［2 ］，与其 它技术相比，对仪器设备的要求低，操作简单，分析速度快。相对于其它类型的免疫传感器，基于全内反 射荧光原理的平面波导型荧光免疫传感器具有抗电磁干扰、光学信号相对稳定、灵敏度更高，可实现在 ［3 ］ 线监测等特点。MaIIat 等 在该领域进行了系统研究。本实验研制了平面波导型荧光免疫传感器，以 除草剂2 ，4-二氯苯氧乙酸（2 ，4-D ）为例，研究了传感器的传感原理、传感结构、传感基片的修饰，以及传感 器系统对荧光染料和2 ，4-D 抗体的响应。此传感器在环境和食品卫生检测领域中有很好的应用前景。 # 全内反射荧光原理和传感器结构 # . ! 全内反射荧光原理 基于全内反射（TIR ）原理，光从折射率较高的波导介质传播到折射率较低的非电导介质，当发生全 内反射时，入射光的横向电场和磁场的FresneI 传递系数并不为零。这说明虽然光能全部被反射，但电 磁场从界面延伸到了低折射率介质中。该电磁场（倏逝场）从界面向外随距离成指数衰减，延伸距离约 l00nm 至一个波长［4 ~ 7 ］。对于一般的波导，穿透距离z （定义为电磁场为界面强度的l/ e 的距离）和倏 c 逝场在界面上的能量I 是折射率、入射角 和波长 的