基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器

作     者：谭启龙 冯国英 李筱薇 谭建昌 韩敬华 石中兵 TAN Qilong;FENG Guoying;LI Xiaowei;TAN Jianchang;HAN Jinghua;SHI Zhongbing

作者机构：四川大学电子信息学院激光微纳工程研究所四川成都610065 核工业西南物理研究院四川成都610041 

基　　金：等离子体物理重点实验室基金项目(6142A04200210) 国家自然科学基金委员会–中国工程物理研究院联合基金项目(U1730141) 国家重点研发计划项目(2017YFE0301203) 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2023年第55卷第6期

页      码：46-53页

摘      要：针对人体血糖的稳定高效检测问题,本文提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)技术的光纤传感器并成功应用于葡萄糖浓度检测。采用光纤熔接机级联拼接多模光纤–光子晶体光纤–光子晶体光纤–多模光纤(MPPM),利用磁控溅射仪在光纤结构表面沉积金膜。随后,使用巯基乙胺对传感区的金膜进行修饰,采用戊二醛固定葡萄糖氧化酶(GOD)的技术路线,使传感器具备葡萄糖特异性识别功能,并实现对低浓度葡萄糖溶液的传感。针对SPR传感器的折射率灵敏度,本文设计两组对比实验,分别是相同结构不同传感区长度的传感器对比,以及相同长度不同结构的传感器对比。研究结果表明:传感区长度对传感器的折射率灵敏度的影响较小;MPPM传感结构的折射率灵敏度优于MPM传感结构(提高了约101.84 nm/RIU),且MPPM结构的传感器具有更深的SPR共振峰,意味着检测精度更高。对于制备的葡萄糖传感器,设计了一套葡萄糖浓度、特异性识别及稳定性的检测方案。实验结果表明:在0~0.8 mg/mL的浓度范围的葡萄糖溶液中,MPPM传感器的葡萄糖灵敏度约为29.61nm/(mg·mL^(–1)),且表现出良好的线性关系,拟合系数达到了0.954;具有良好的特异性识别能力及稳定性能。相比于传统的葡萄糖传感器,本文提出的葡萄糖传感器结构紧凑、生物相容性好、灵敏度高。

主 题 词：表面等离子共振 光子晶体光纤 光纤传感 葡萄糖浓度传感 

学科分类：080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 

核心收录：

D　O　I：10.15961/j.jsuese.202200003

馆 藏 号：203114648...