[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于回音壁模式光學(xué)微腔的外泌體檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010526595.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111999270A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秀紅;索明倩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/64
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/64;G01N33/543;G01N33/58;G01N33/533
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種基于回音壁模式通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞分泌物來(lái)進(jìn)行對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)檢測(cè)的方法，屬于激光技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的交叉領(lǐng)域。方法包括以下幾點(diǎn)：(1)回音壁微腔的選取；(2)微腔的表面處理選擇；(3)微腔與待測(cè)細(xì)胞分泌物外泌體的識(shí)別探測(cè)方法。本發(fā)明檢測(cè)靈敏度高，能夠在細(xì)胞外實(shí)現(xiàn)高效識(shí)別檢測(cè)。回音壁模式使熒光在腔內(nèi)形成諧振，產(chǎn)生激光，實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)跟蹤檢測(cè)時(shí)間并根據(jù)增強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)跟蹤識(shí)別的功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種利用回音壁模式的微腔對(duì)細(xì)胞分泌物外泌體進(jìn)行檢測(cè)，主要涉及的技術(shù)包括細(xì)胞激光器原理和外泌體與微腔的檢測(cè)識(shí)別方法，屬于激光技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

回音壁模式光學(xué)微腔(微球腔，微環(huán)腔，微盤(pán)腔等)，具有極小的模式體積，超高Q值、超高的能量密度和極窄的線寬等優(yōu)越特性，因此成為最有發(fā)展?jié)摿Φ墓鈱W(xué)器件之一。微腔作為一種特殊的光學(xué)諧振腔，當(dāng)激光耦合進(jìn)微腔內(nèi)部時(shí)，且在滿(mǎn)足全反射和相位匹配的條件下，光信號(hào)在微腔內(nèi)通過(guò)邊界連續(xù)全反射，將光子長(zhǎng)時(shí)間的局域在微腔內(nèi)形成回音壁模式的介質(zhì)諧振腔，在外界激勵(lì)下當(dāng)增益大于損耗時(shí)，就會(huì)輸出新的波段激光信號(hào)。

光學(xué)微腔因其微小，靈敏等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于生物傳感和檢測(cè)。檢測(cè)原理是光耦合進(jìn)微腔中滿(mǎn)足諧振條件，在微腔表面發(fā)生全反射形成約200nm的倏逝波，當(dāng)微腔與待測(cè)物結(jié)合時(shí)，微腔內(nèi)部的光運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度會(huì)增加且周?chē)凵渎室矔?huì)發(fā)生變化，不同物質(zhì)導(dǎo)致折射率發(fā)生的變化不同，此時(shí)即可通過(guò)波譜的位移來(lái)確定待測(cè)物的存在。

外泌體屬于細(xì)胞分泌物，由脂質(zhì)雙層包圍的細(xì)胞外囊泡，尺寸為 20-170nm，包含蛋白質(zhì)和核酸。且除了自身攜帶標(biāo)記蛋白和反映細(xì)胞來(lái)源的組織或細(xì)胞類(lèi)型特異性蛋白外，還含有各種mRNA、microRNA 及siRNAs等。它們由所有細(xì)胞分泌并廣泛的存在于體液中，其中包括血液、淚液、唾液、尿液、乳汁、腦脊液和腹液等。因此關(guān)于對(duì)外泌體的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，有助于對(duì)人類(lèi)生命體的探索發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)光束在微腔內(nèi)壁發(fā)生全反射行走一圈的光程是波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)候，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，將諧振光子長(zhǎng)時(shí)間的限制在微米尺度，也就使得諧振模式范圍內(nèi)的物質(zhì)與光子多次發(fā)生相互作用。2016年，F(xiàn)rank Vollmer小組基于回音壁模式的微球腔與金納米棒的等離激元諧振耦合，通過(guò)回音壁諧振頻率用移動(dòng)成功在水溶液中檢測(cè)到單個(gè)原子離子。

本發(fā)明是基于此背景產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是一種基于回音壁模式通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞分泌物外泌體來(lái)進(jìn)行細(xì)胞探索的方法屬于激光技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的交叉領(lǐng)域。方法包括以下幾點(diǎn)：(1)回音壁微腔的選取；(2)微腔的表面修飾選擇；(3) 微腔與待測(cè)細(xì)胞外泌體的識(shí)別探測(cè)方法。本發(fā)明可通過(guò)納米級(jí)的激發(fā)波長(zhǎng)位移變化實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測(cè)，能夠在細(xì)胞外進(jìn)行識(shí)別檢測(cè)。回音壁模式使熒光在腔內(nèi)形成諧振，產(chǎn)生激光，延長(zhǎng)了跟蹤檢測(cè)時(shí)間并根據(jù)增強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)跟蹤識(shí)別的功能。

具體包括以下步驟：

步驟1：該實(shí)驗(yàn)所使用的微腔可以為微球腔、微環(huán)腔、微盤(pán)腔、等固態(tài)微腔，微腔的制作材料可以是傳播損耗較小的硅類(lèi)化合物、無(wú)定型玻璃材料和聚合物材料等，通過(guò)高溫熔融和溶膠凝膠法制備微腔。在微腔內(nèi)可以選擇摻雜染料、量子點(diǎn)、熒光蛋白等其中的一種熒光物質(zhì)。用符合相應(yīng)條件波長(zhǎng)的激光耦合進(jìn)微腔內(nèi)形成諧振，達(dá)到閾值條件時(shí)激發(fā)出激光。

步驟2：將熒光微腔表面進(jìn)行功能化處理，購(gòu)買(mǎi)羧基修飾或氨基修飾的熒光微腔，然后與氨基或者羧基修飾的適體或者特異性抗體蛋白經(jīng)過(guò)氨基和羧基的共價(jià)偶聯(lián)的結(jié)合，從而使熒光微腔可以特異性識(shí)別待檢測(cè)的不同細(xì)胞的外泌體。