[發明專利]基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置以及成像方法

在審

• 申請號: 201910958884.4
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110646385A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 陳紅旗;夏婉瑩
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/01
• 代理公司: 11283 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 張苗;張海應

本發明公開了一種基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置以及成像方法，包括：近紅外半導體激光器、三維可調準直擴束鏡、激發濾光片、二色鏡、物鏡、載物臺、發射濾光片、相機、光路；近紅外半導體激光器與三維可調準直擴束鏡相連接，三維可調準直擴束鏡與光路相連通且兩者之間設置有激發濾光片；光路內的通道的中部設置有二色鏡，二色鏡面向激發濾光片；光路的頂部由下至上依次設置有物鏡、載物臺，載物臺上設置有樣品器皿，樣品器皿內盛有稀土摻雜的上轉換發光納米材料；光路內的通道的下部設置有發射濾光片，相機位于光路的下端的下方。該成像方法具有穿透性好、對生物樣品損害小、信噪比高，靈敏度高，成像速度快等特點。

技術領域

本發明涉及全內反射成像，具體地，涉及一種基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置以及成像方法。

背景技術

全內反射成像技術，采用隱失波(evanescent field)作為樣品的激發光源，激發深度淺，有效地控制了激發體積及入射光的干擾，因此具有信噪比高、分辨率高等特點。在過去的十幾年中，被廣泛地應用于活細胞中單分子成像、生物大分子相互作用、生物大分子構象變化、單分子的電子轉移、ATP酶的翻轉，聚合物內單個分子的結構變化、單顆粒示蹤等領域。目前，全內反射成像技術，均采用普通的熒光發射模式(短波激發，長波發射)，所涉及的均為單光子過程，所用激發光一般波長在可見光區(如405nm,488nm,533nm,632nm)，容易對生物組織造成光損傷而且組織穿透力較差；所采用熒光材料主要有有機染料、量子點等，上述材料一般具有嚴重的光漂白性和光閃爍(Blinking)以及毒性高等缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置以及成像方法，該基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置具有結構簡單和操作簡便的優勢，同時該成像方法具有穿透性好、對生物樣品損害小、信噪比高，靈敏度高，成像速度快等特點，能夠應用于單顆粒的檢測中。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，包括：近紅外半導體激光器、三維可調準直擴束鏡、激發濾光片、二色鏡、物鏡、載物臺、發射濾光片、相機、光路；近紅外半導體激光器與三維可調準直擴束鏡相連接，三維可調準直擴束鏡與光路相連通且兩者之間設置有激發濾光片；光路內的通道的中部設置有二色鏡，二色鏡面向激發濾光片；光路的的一端由內至外依次設置有物鏡、載物臺，載物臺上設置有樣品器皿，樣品器皿內盛有稀土摻雜的上轉換發光納米材料；光路內的通道的的另一端內的通道中設置有發射濾光片，相機面向所述光路的另一端的尾部。

優選地，近紅外半導體激光器發射的激發光源的波長為808nm、980nm、1064nm中的至少一者。

優選地，激發濾光片選用窄帶通濾光片；

優選地，二色鏡選用長反短通二色鏡；

更優選地，物鏡選用牌號N.A.＝1.49全內反射專用物鏡；

進一步優選地，相機選用牌號Photometrics Prime95B背照式sCMOS相機。

優選地，相機與計算機相連接。

優選地，稀土摻雜的上轉換發光納米材料選用NaYF₄:Yb,Er@NaYF₄上轉換納米粒子、NaGdF₄:Yb,Er@NaYF₄上轉換納米粒子和NaYF₄:Yb,Er@NaYGdF₄上轉換納米粒子中的至少一者。

優選地，樣品器皿為玻底培養皿或硅烷化過的玻璃片。

優選地，在樣品器皿為玻底培養皿時，焦距為2200-2300nm；

或，在樣品器皿為硅烷化過的玻璃片時，焦距為3700-3800nm。