[發明專利]基于藍光光鑷的單光子激發熒光多通道定量檢測裝置及檢測方法

無效

• 申請號: 201410169981.2
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103913444A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 唐宏武;曹迪;李誠宇;龐代文
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N33/543
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

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技術領域

本發明屬于生物化學傳感技術領域，具體涉及一種基于藍光光鑷的單光子激發熒光多通道定量檢測裝置及檢測方法。

背景技術

光鑷即單光束梯度力光阱，是基于散射力和輻射壓梯度力相互作用而形成的能夠捕獲整個米氏和瑞利散射范圍粒子的勢阱。對粒子起捕獲作用的是梯度力，要想將粒子穩定地束縛在光場勢阱中，軸向梯度力必須要克服散射力。所以通常需要使用較大數值孔徑的顯微物鏡將激光束高度會聚，從而產生足夠強的梯度力來實現粒子的捕獲。在生物醫學領域，光鑷技術往往和光學顯微鏡技術相結合，實現單個微粒的觀察、捕獲和操縱，但顯微光鑷裝置尚未應用于高靈敏定量檢測。

光鑷對微粒的捕獲主要有兩種方式，一種是散射力小于梯度力，微粒被梯度力穩定在溶液之中，形成懸浮的狀態，稱為三維捕獲；另一種捕獲方式是先利用梯度力將微粒捕獲到光阱中心，然后由于散射力大于梯度力，最終微粒被推向并壓在樣品池的底部或頂部，這樣微粒最終穩定區域就只在樣品池的底面或頂面，故稱這種方式為二維捕獲，對于以正置顯微鏡為主體光路結構的光鑷系統來說，工作距離有限，故常采用較低倍率的物鏡，這類物鏡提供的光阱力更適合二維捕獲，而且二維捕獲也更加簡便易行。本專利采用二維捕獲方式捕獲微球，同時采用同一激光光束實現微球表面富集的待測成分的激光誘導熒光定量檢測。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于藍光光鑷的單光子激發熒光多通道定量檢測裝置。該裝置將光鑷技術和單光子熒光技術相結合，可實時多通道定量檢測多種待測成分（如金屬離子、生物分子和病毒粒子等）。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于藍光光鑷的單光子激發熒光多通道定量檢測裝置，包括功率可調的藍光激光器，所述藍光激光器發出的激光束，經過聚焦鏡組成的擴束透鏡組擴束并準直為平行光，再經過第一雙色分光鏡進入并覆蓋物鏡后瞳，經物鏡聚集在樣品池形成光鑷；樣品池中待測微球的前向散射光經過第二雙色分光鏡反射，再由聚焦鏡匯聚，照射到四象限光電檢測器（QD）上；含有熒光標記物的待測微球發出的熒光穿過物鏡和第一雙色分光鏡，經過反光鏡和聚焦鏡后，進入分光系統，然后由熒光檢測器檢測；還包括支撐樣品池的電動平臺和照明燈。

上述裝置，通過四象限光電檢測器（QD）檢測到的信號值的強弱來判斷光阱捕獲微粒的情況。

上述藍光激光器為功率可調的多種類型的小型藍光連續激光器，波長400nm-500nm。

上述分光系統由光柵、棱鏡組成或由干涉濾光片組成。若采用光柵與棱鏡的分光系統，熒光檢測器為一個線陣或者面陣光電檢測器，如線陣CCD、線陣CMOS、以線陣模式工作的面陣CCD或CMOS、或其他衍生的陣列式感光元器件。若采用干涉濾光片，每通道配置點式光電檢測器（如光電倍增管和雪崩光二極管），也可配置線陣或面陣光電檢測器。本發明中所有光電檢測器均具有將光信號轉化成電信號輸出的能力。

????上述樣品池為覆蓋蓋玻片的載玻片，或無機高分子材料的透明容器，其體積為微升級??。

使用上述基于藍光光鑷單光子激發熒光的多通道定量檢測裝置的檢測方法，包括步驟：

步驟一，利用微米級透明微球特異性捕獲待測物，再用熒光探針對富集于微球表面的待測物進行標記，形成微球-待測物-熒光探針復合物，即富集待測物的微球；

步驟二，將富集待測物的微球置于樣品池中，利用物鏡聚焦藍光激光器產生的激光束，于樣品池中形成光鑷；

步驟三，利用電動平臺移動樣品池，四象限光電檢測器同步檢測來自樣品池的散射光；當，四象限光電檢測器檢測到散射光強度上升到穩定值時，說明光鑷捕獲到富集待測物的微球，電動平臺停止移動；

步驟四，熒光檢測器開始進行熒光檢測；根據熒光檢測器檢測到的熒光強度對待測物進行定量分析。

上述待測物為金屬離子、生物分子或病毒粒子等多種可以通過特異性生物親和或化學偶聯方式富集到微球表面的待測成分。

上述微球為透明的無機微球或透明的高分子微球，無機微球可以是二氧化硅等材料制備的微球，高分子微球可以是聚苯乙烯等材料制備的微球。上述微球為微米級的，3-10微米比較適合。

上述富集待測物的微球可采用雙抗夾心免疫反應法來獲取。所述的熒光探針為熒光染料或納米量子點。

本方法可用不同熒光探針來標記用微球富集的不同待測物，采用分光系統對不同的熒光信號進行分光，并采用多通道熒光檢測器同時檢測不同熒光信號的強度，以實現多色熒光信號的多通道檢測。