基于镀膜级联长周期光纤光栅的乳酸左氧氟沙星生物传感器研究

The Long period grating(LPG)sensing is a new technology developing rapidly in recent years. It can be used for the analysis of biomolecular interactions.The research and test of biological molecular recognition is a new and advanced project no matter at home or abroad by using long period fiber grating biosensors which based on LPG refractive index sensing mechanism. In this project,a Long period grating pair（LPGP）which sensitivity and resolution is far superior to a single LPG is choosen as sensor. The sensitivity of LPG can be improved by the surface plasma resonance (SPR) duing to ion plated metal layer of the LPGP.The specificly sensitive film which plated in metal film surface can achieve specificity and high sensitivity in the detection of antibiotic solution. Based on this, a new LPGP biosensor detection system is studied with high sensitivity, convenient demodulation and strong identification..The LPGP theoretical model which can reflect the SPR effect of the excitation process and the resonance characteristics will be built. The demodulation mechanism of high-birefringence fiber loop mirror based on the LPGP will be explored. The levofloxacin lactate(LVF) degradation and reaction kinetics parameters will be studied carefully.The latest research of the fiber grating sensor is introduced into a biological detection. It has good scientific significance and application prospects. The project team members have professional strengths, the feasibility of the project is demonstrated by the initial pre-study results.

长周期光纤光栅（LPG）传感是近年来发展迅速的可用于分析生物分子相互作用的新技术，基于LPG折射率传感机理构建传感器应用于生物分子的识别研究和检测在国内外都是一个新颖的前沿课题。在本项目中，以灵敏度和分辨率优于单LPG的级联长周期光纤光栅(LPGP)作为传感器件；利用表面等离子体共振(SPR)效应检测金属膜外层折射率的微小变化；增覆具有特异识别能力的生物敏感薄膜，实现对目标分子性质的检测。基于此，研制出灵敏度高、解调方便、识别能力强的新型LPGP生物传感检测系统。.本项目构建能够准确反应SPR激励过程和谐振特性的LPGP理论模型；探索基于高双折射光纤环镜的LPGP解调机理；详细研究乳酸左氧氟沙星降解过程及相关反应动力学参量。本项目将光纤光栅传感领域的最新研究成果引入到生物检测中，体现了多学科的交叉融合，具有很好的科学意义和应用前景。项目组成员专业优势互补，初步预研结果论证了项目的可行性。

长周期光纤光栅传感是近年来发展迅速的可用于分析生物分子相互作用的新技术，基于LPG折射率传感机理构建传感器应用于生物分子的识别研究和检测在国内外都是一个新颖的前沿课题。在本项目中，以灵敏度和分辨率优于单LPG的级联长周期光纤光栅作为传感器件（LPGP）；利用表面等离子体共振效应检测金属模外层折射率的微小变化；增覆具有特异识别能力的生物敏感薄膜，实现对目标分子性质的检测。基于此，研制出灵敏度高、解调方便、识别能力强的新型LPGP生物检测系统。. 本项目构建了反应光纤表面等离子体共振效应激励过程和谐振特性的镀膜级联长周期光纤光栅理论模型,研究了长周期光纤光栅的光谱与光纤参数（纤芯、包层的折射率及半径）、光栅参数（光栅长度、光栅周期、折射率调制参量）及介质薄膜参数的变化关系，得到反应长周期光纤光栅和长周期光纤光栅光谱特性响应的一系列定量或定性的规律，提供了长周期光纤光栅光谱特性设计、参数优化的一些理论依据。. 通过研究LPGP解调机理，建立一个低成本、高灵敏度的解调系统且研制了相应的温度减敏的封装结构。该解调系统使用边缘滤波法，利用与传感镀膜长周期光纤光栅相匹配的布拉格光纤光栅跟踪波长变化。整个解调系统反应迅速、成本较低，使用方便。所研制的LPGP应用于液体折射率检测的封装结构，是用一种负温度系数的复合材料作为基底进行温度补偿，该封装结构集温度补偿和保护性能于一身，且通过封装结构的设计，使得其更方便对液体的检测。. 在级联长周期光纤光栅上通过分子生物学方法在寡核苷酸上安装巯基，再固定到金膜上。应用超声协同γ射线辐照法对乳酸左氧氟沙星进行降解，利用前述研制的镀膜LPGP系统深入考察其降解过程，包括乳酸左氧氟沙星溶液的基团、分子结构中哌嗪基、羧基、甲基等裂解过程，乳酸左氧氟沙星分子被彻底降解为环境可以接受的小分子物质的过程和机理，特别是了解水溶液中该类氟喹诺酮类降解的本质，为该类化合物废水的实际处理和降解工艺优化提供理论依据。. 将镀膜LPGP应用在抗生素污水降解过程的测量，建立一个在线监测系统，为抗生素污水现场监测提供了一个更加快速的检测分析手段。本项目将光纤光栅传感领域的最新的研究成果引入到生物检测中，体现了多学科的交叉融合，具有很好的科学意义和应用前景。项目组成员专业优势互补,研究按照计划进行，完成了项目申请书的所述的所有内容。