(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211226974.2 (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 兰州大学 地址 730099 甘肃省兰州市城关区天水南 路222号 (72)发明人 丁莉芸　陈剑锋　李海军　姜兴东　 赵珏　张玉美　 (74)专利代理 机构 北京金智普华知识产权代理 有限公司 1 1401 专利代理师 张晓博 (51)Int.Cl. G01N 21/25(2006.01) G01N 21/01(2006.01) B01L 3/00(2006.01) C12N 11/14(2006.01)C12N 9/04(2006.01) C12Q 1/26(2006.01) C12Q 1/54(2006.01) (54)发明名称 基于葡萄糖氧化酶的多模-无芯-多模光纤 等离子体共振葡萄糖传感器 (57)摘要 本发明属于光纤传感技术领域， 涉及一种基 于多模‑无芯‑多模的表面等离子体共振葡萄糖 传感器， 特别涉及基于葡萄糖氧化酶功能化的多 模‑无芯‑多模的表面等离子体共振葡萄糖传感 器。 本发明的传感器体积小、 测量精度高、 灵敏度 高、 稳定性高。 同时业内其他检测方法的单次检 测量都在200ul以上， 难以检测单个胚胎培养液 的葡萄糖浓度， 本发明将光纤传感技术与微流控 技术相结合， 制备的传感器单次检测量最低可达 到5ul。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 115524295 A 2022.12.27 CN 115524295 A 1.一种多模 ‑无芯‑多模光纤表面等离子体共振传感探头， 包括裸露的6 ‑10mm 62.5/ 125um第一多模光纤、 8 ‑14mm 0/125um无芯光纤、 6 ‑10mm 62.5/125um第二多模光纤， 主要传 感区域为无芯光纤部分， 通过真空磁控溅射镀膜机在 传感区域镀有一层3 0‑50nm的金膜。 2.如权利要求1所述的表面等离子体共振传感探头， 包埋进微流控芯片的通道中， 微流 控芯片采用阳模法制备且通道直径为25 0um。 3.如权利要求1或2所述的表面等离子体共振传感探头， 葡萄糖氧化酶通过与半胱胺之 间形成酰胺键固定在金膜 表面。 4.一种基于葡萄糖氧化酶功能化的多模 ‑无芯‑多模光纤表面等离子体共振葡萄糖传 感器， 包括输入光纤、 如权利要求1 ‑3任意一项所述的多模 ‑无芯‑多模光纤表 面等离子体共 振传感探头、 输出光纤， 多模 ‑无芯‑多模光纤表面等离子体共振传感探头的一端与输入光 纤连接， 另一端与输出光纤连接； 所述光纤探头上固定有葡萄糖氧化 酶， 葡萄糖氧化酶膜层 通过化学交联法形成酰胺键固定在探 头表面。 5.如权利要求4所述的等离子体共振葡萄糖传感器， 输入光纤和输出光纤均为多模传 导光纤， 葡萄糖氧化酶通过交联剂半胱氨酸盐酸来固定， 所使用的半胱胺盐酸盐的浓度为 10mM‑25mM， 葡萄糖氧化酶的浓度为5mg/ml ‑15mg/ml。 6.一种用于测量葡萄糖的传感系统， 包括光源、 如权利要求4 ‑5任意一项所述的多模 ‑ 无芯‑多模光纤表面 等离子体共振葡萄糖传感器、 信号接收与处 理单元。 7.如权利要求6所述的用于测量葡萄糖的传感系统， 多模 ‑无芯‑多模光纤表面等离子 体共振葡萄糖传感器的输出光纤与信号接收与处理单元连接， 信号接收及处理单元包括依 次连接的光谱仪、 计算机 。 8.如权利要求6 ‑7任意一项所述用于测量葡萄糖传感系统的应用， 用于检测胚胎培养 液环境中的葡萄糖浓度。 9.一种制作多模 ‑无芯‑多模光纤表面等离子体共振传感探头的方法， 包括以下步骤： 步骤一， 使用标准的剥纤钳除去62.5/125um多模光纤和0/125um无芯光纤的涂覆层， 并用切 割刀将裸纤部分的端面切割平整， 裸纤部分包括6 ‑10mm多模光纤、 8 ‑14mm无芯光纤， 再使用 光纤熔接机熔接在一起； 步骤二， 用脱脂棉蘸无水乙醇将多模 ‑无芯‑多模光纤传感区域表 面擦拭干净并晾干； 步骤三， 使用真空磁控溅射镀膜机在无芯光纤区域镀上一层均匀的金 膜， 或者是采用离子溅射对光纤区域镀上金膜； 将尾纤两端切割 形成平整光滑的端面步骤 四， 配置半胱胺盐酸盐溶液， 葡萄糖氧化酶溶液， 将光纤传感区域浸入半胱胺盐酸盐溶液， 半胱胺通过金硫键固定在金膜表面， 然后用去离子水冲洗干净， 再浸入葡萄糖氧化酶溶液， 葡萄糖氧化酶通过与半胱胺之间形成酰胺键固定在金膜 表面。 10.如权利要求9所述的制作多模 ‑无芯‑多模光纤表面等离子体共振传感探头的方法， 该方法还包括半胱胺盐酸盐溶液浓度为25mM， 葡萄糖氧化酶溶液浓度为10 mg/ml， 光纤传感 区域浸入半胱胺盐酸盐溶 液为12h， 金膜厚度为3 0‑50nm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115524295 A 2基于葡萄糖 氧化酶的多模 ‑无芯‑多模光纤等离 子体共振葡萄 糖传感器 技术领域 [0001]本发明属于光纤传感技术领域， 涉及一种基于多模 ‑无芯‑多模的表面等离子体共 振葡萄糖传感器， 特别涉及基于葡萄糖氧化酶功能化的多模 ‑无芯‑多模的表 面等离子体共 振葡萄糖传感器。 背景技术 [0002]近一个世纪以来， 人们在动物胚胎工程技术上取得诸多突破， 同时以此为基础建 立的现代畜牧繁育和人类试管婴儿产业也取得了巨大成功， 然而胚胎工程技术并不能保证 培养的所有胚胎都具有优质的发展潜力。 因此， 发展 可靠准确的优质胚胎鉴定技术， 对于提 升胚胎技 术在畜牧业和人类医学 上的应用潜力具有重要意 义。 [0003]自动物胚胎工程技术问世以来， 如何进行胚胎选择一直是一个重要课题。 截至目 前， 用于胚胎质量评价的主要仪器还是光学显微镜， 依赖于技术人员对胚胎细胞数量、 形态 外观或者卵裂时间的观察， 技术人员的主观性可能会限制优质胚胎的鉴定。 因此， 一些有创 技术被用于对发育中胚胎的观测， 诸如对胚胎活体采用植入前基因诊断以及转录组或者蛋 白质组鉴定等。 这些有创技术从胚胎取出单个卵裂球进行分析， 毫无疑问会对胚胎的进一 步发育以及囊胚形成造成损害。 近年来， 研究人员把研究焦点逐渐转向对胚胎无伤害的保 持胚胎完整性的方法上来， 其中， 针对培养液进行功能成分分析为胚胎质量评估提供了有 别于传统形态甄别技术的新思路和 新观点。 针对胚胎消 耗的成分进行综合分析， 用于评估 胚胎的活力， 是一种较为理想的方法。 因此， 培养液中关键成分的消耗对胚胎活力监测极为 重要。 而葡萄糖是胚胎发育过程中与多种细胞功能有关的一类重要代谢底 物。 [0004]虽然研究人员在对培养液中关键成分分析方面取得了一些进展， 但临床应用还存 在问题： 现有测定技术的局限性。 首先， 待测成分在培养液中的变化极其微量， 需要高灵敏 性的技术才能测量； 同时， 常用的培养体系包括两种： 单胚培养一般15 ‑40uL， 群体培养容积 可达400‑500uL。 显然， 要获得单胚胎的培养液数据， 要求极低的检测量。 针对 单胚胎的培养 液的检测， 灵敏度和样本检测量成为限制技 术应用的最大障碍 。 [0005]目前市场上已经应用的葡萄糖传感器主要是高效液相色谱法、 分光光度法、 电化 学方法等， 用于人体环境的葡萄糖浓度检测， 检测范围相对于胚胎培养液环境的检测要更 高。 本发明填补了 国内外业内能够应用于胚胎培养液环境葡萄糖检测的空 白， 本发明的传 感器体积小、 测量精度高、 灵敏度高、 稳定性高等特点。 同时业内其他检测方法的单次检测 量都在200ul以上， 难以检测单个胚胎培养液的葡萄糖浓度， 本发 明将光纤传感技术与微流 控技术相结合， 制备的传感器单次检测量 最低可达 到5ul。 [0006]故此， 针对目前由于相关研究空白以及技术上的限制造成培养液成分分析难以被 应用于生产的现状， 本发明利用能够高灵敏度综合检测葡萄糖水平的微型光纤传感器， 建 立一种新型的用于标识胚胎发育质量的葡萄糖传感平台。说　明　书 1/7 页 3 CN 115524295 A 3