[發明專利]基于光鑷的微球可控制備及操縱方法

有效

• 申請號: 201810973371.6
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109225080B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 李帥;胡春光;高曉晴;韓夢柯;馬國騰;李宏斌;胡曉東;胡小唐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J13/04;B01J19/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于光鑷的微球可控制備及操縱方法，所采用的設備包括光鎳系統、樣品池和照明成像光路，包括下列的步驟：光鑷系統初始化；制備能夠析出微球的混合溶液：按照體積比，將1:3.5?6的磷酸鹽緩沖液和異丙醇混合均勻，并注入樣品池；將樣品池置于光鎳系統的樣品臺上，借助高度匯聚的激光光斑局部加熱磷酸鹽緩沖液和異丙醇混合溶液作用，使得光斑附近的磷酸鹽結晶析出，形成磷酸鹽微球；利用照明成像光路觀察制備的磷酸鹽微球并通過調整激光光強、激光光束方向及激光照射時間控制并操縱磷酸鹽結晶顆粒的粒徑大小、制備速度及顆粒位置。

技術領域

本發明涉及一種應用光鑷系統可控制備及操縱微球的方法。特別涉及利用高度匯聚的準直激光束所產生的三維光阱系統與顆粒結晶領域。

背景技術

光鑷是利用高度匯聚的激光束所形成的三維勢阱來穩定捕獲位于焦點附近的微米量級粒子，具有納米級別的空間分辨率、皮牛量級的力學分辨率以及非接觸、無損傷的特點，被學者們廣泛應用于細胞生物學、單分子生物學、物理學及膠體科學等領域，捕獲及操控活體小鼠耳朵毛細血管中的細胞疏通血管堵塞、捕獲聚苯乙烯/二氧化硅微球進而研究蛋白質解折疊/折疊動力學特性等。然而以上研究均是基于光鑷的捕獲及操控微米級別粒子，光鑷強大的功能不應局限于此，因此利用光鑷可控制備并操縱微粒的技術有待學者們探究。

利用光鑷制備并操縱微粒的技術現已有很多成果與進展。TERUKI SUGIYAMA等人利用光鑷捕獲并聚集納米粒子、聚合物、分子簇等形成微米至毫米級別物質，利用光鑷研究甘氨酸在重水中的結晶等；Hagay Shpaisman等人利用光鑷可控制備特定尺寸的球狀及拉長形膠體粒子。

以上研究中的光鑷匯聚光斑多數聚焦在液體及空氣的分界面上，而對溶液內部進行聚焦進而制備微粒的研究少之又少；此外，以上的制備技術或者是單一溶液的過飽和狀態下或者是正在進行化學反應的溶液體系，也就是說適用范圍還不夠廣泛。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于光鑷的微球可控制備及操縱方法，操縱對象為兩種溶液的混合液即非單一過飽和溶液、非化學反應溶液，混合的比例按照有利于溶液物質析出的原則設定，溶解物質在其中一種溶液中溶解，但不溶于或者微溶于另一種溶液。利用光鑷照射配置好的兩種溶液的混合液、光鑷匯聚光斑在溶液中，光鑷的聚焦光斑在混合液內部即非溶液與空氣的分界面，借助高度匯聚的激光光斑局部加熱混合溶液作用，使得該區域混合溶液對溶解物質的溶解度降低，從而使得溶解物質結晶析出，可以通過改變激光光強、激光光束方向及激光照射時間來可控制備并操縱微米尺度球形結構結晶顆粒。技術方案如下：

一種基于光鑷的微球可控制備及操縱方法，所采用的設備包括光鑷系統、樣品池和照明成像光路，其特征在于，包括下列的步驟：

(1)光鑷系統初始化，通過半波片、偏振分束棱鏡、激光收集筒作用調整激光器功率使得入射光路的準直激光光束功率為1w，經物鏡聚焦后形成聚焦光斑直徑為1μm大小，用于穩定捕獲結晶微粒；

(2)制備能夠析出微球的混合溶液：按照體積比，將1:3.5-6的磷酸鹽緩沖液和異丙醇混合均勻，并注入樣品池；

(3)將樣品池置于光鑷系統的樣品臺上，借助高度匯聚的激光光斑局部加熱磷酸鹽緩沖液和異丙醇混合溶液作用，使得光斑附近的磷酸鹽結晶析出，形成磷酸鹽微球；

(4)利用照明成像光路觀察制備的磷酸鹽微球并通過調整激光光強、激光光束方向及激光照射時間控制并操縱磷酸鹽結晶顆粒的粒徑大小、制備速度及顆粒位置。

優選地，激光器生成的激光依次經過半波片、偏振分束棱鏡和激光收集筒、壓電驅動反射鏡、二向色鏡以及物鏡后匯聚到樣品池。所述的激光器為采用的激光器為1064nm波長連續波輸出的二極管泵浦摻釹釩酸釔光纖耦合固態激光器。所述的物鏡為數值孔徑1.2，工作距離為0.28mm，放大倍率為63倍的水浸物鏡。