[發明專利]一種精準操控納米顆粒和生物分子的納米光鑷裝置及方法

有效

• 申請號: 201710177619.3
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106898407B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 李寶軍;張垚;李宇超;雷宏香
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G21K1/00
• 分類號: G21K1/00;G02B6/26;G02B21/32
• 代理公司: 北京華識知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強

1.一種精準操控納米顆粒和生物分子的納米光鑷方法，其特征在于，采用納米光鑷裝置，所述納米光鑷裝置包括顯微鏡（8），所述顯微鏡（8）的載物臺（15）上設置有微流通道（11），所述微流通道（11）由蓋玻片（12）和載玻片（13）組成，所述微流通道（11）內設置有兩根光纖（5），兩根所述光纖（5）外部均套有玻璃毛細管（10），所述玻璃毛細管（10）被固定在可調的光纖調節架（14）上，其中一根所述光纖（5）的另一端連接有Y型的光纖耦合器（1），所述Y型的光纖耦合器（1）的另外兩臂分別連接帶通濾波器（2）和光纖激光器（6），所述帶通濾波器（2）的另一端連接光電探測器（3），另一根所述光纖（5）的另一端連接有激光器（4），所述顯微鏡（8）的頂部設置有電荷耦合元件（7），所述顯微鏡（8）的載物臺（15）上方設置有物鏡（9），具體步驟如下：

步驟1：制備用于精準操控的拋物線形光纖尖端；

步驟1.1：用光纖剝線鉗剝去光纖中間的涂覆層得到一段長為1~2厘米、直徑為100~125微米的裸光纖；

步驟1.2：將步驟1.1制得的裸光纖套進一個內徑為0.9~1.0毫米，長度為100~150毫米的玻璃毛細管中；

步驟1.3：把裸露的光纖水平放置于酒精燈上方的外焰處，在500~550度的條件下，靜置28~38秒待光纖達到熔點后，以2毫米每秒的速度將熔融的部分拉細，當拉細的部分在1.6~1.8毫米的長度內直徑從120~130微米減少到8~10微米時，把拉制的速度提高到10~15毫米每秒，快速將光纖拉斷；

步驟1.4：把拉斷后的光纖放置到顯微鏡下觀察，可見光纖探針的尖端呈拋物線形，即得拋物線形光纖尖端；

步驟2：將微透鏡固定在光纖尖端；

固定的條件：微透鏡的尺寸與光纖尖端的直徑相匹配；

固定的方法：微透鏡與光纖探針通過靜電吸引原理進行固定；

固定后的狀態：微透鏡與光纖會穩定地粘附在一起，且光纖尖端的軸線與微透鏡中心的偏差會一直保持在250 nm以內；

步驟3：利用步驟2中組裝好的微透鏡來捕獲和操控熒光納米顆粒；

步驟4：捕獲和操控DNA分子。

2.根據權利要求1所述的一種精準操控納米顆粒和生物分子的納米光鑷方法，其特征在于，所述步驟3中捕獲和操控熒光納米顆粒的具體步驟如下：

步驟3.1：將制備好的光纖尖端-微透鏡組合結構用光纖調節架將其伸入微流通道中，并整體置于顯微鏡載物臺上；

步驟3.2：用微型移液器吸取平均直徑為85~90納米熒光納米顆粒懸浮液注入微流通道中，使液滴完全浸沒光纖尖端和微透鏡；

步驟3.3：光纖的另一端經過一個光纖耦合器后與一臺808納米激光器相連；

步驟3.4：在顯微鏡下觀察單個的熒光納米顆粒被光子納米噴射捕獲引起后散射光信號的變化。

3.根據權利要求1所述的一種精準操控納米顆粒和生物分子的納米光鑷方法，其特征在于，所述步驟4中捕獲和操控DNA分子的具體步驟如下：

步驟4.1：用一只微型移液器將微流通道中的熒光納米顆粒懸浮液吸出，用另外一只微型移液器往微流通道中滴加DNA分子懸浮液；

步驟4.2：將另一根光纖通過光纖調節架伸入微流通道，與步驟3中所用的拋物線光纖尖端水平相對；

步驟4.3：把功率為100~200微瓦，波長為450~600納米的激光通入此光纖中，從側向照射懸浮液中的DNA分子；

步驟4.4：在顯微鏡下觀察DNA分子綠色的散射光；

步驟4.5：往拋物線光纖尖端中通入808納米的激光，經過微透鏡的匯聚后產生光子納米噴射，DNA分子被捕獲在光子納米噴射中。

4.根據權利要求3所述的一種精準操控納米顆粒和生物分子的納米光鑷方法，其特征在于，所述DNA分子為3.4千堿基對的質粒DNA分子，具體的制備方法是：用質粒小量提取試劑盒從大腸桿菌菌種DH5α中提取出質粒DNA分子，然后保存在DNA洗脫液中，所述洗脫液含有10毫摩爾的三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽，pH值為8.5。