[發明專利]利用光阱捕獲微粒進行微生物快速檢測的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010791766.1
• 申請日: 2020-08-08
• 公開（公告）號: CN112014260B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 高曉文;胡慧珠;劉承;白劍;傅振海;李翠紅
• 申請（專利權）人: 之江實驗室;浙江大學
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開了一種利用光阱捕獲微粒進行微生物快速檢測的方法及裝置。該裝置通過利用光阱技術形成穩定的捕獲光場實現對微粒的穩定捕獲，通過對微粒運動信息的處理，實現對微粒質量的高精度測量，微粒表面根據檢測需要設有微生物特異性的結合位點或者配體。本發明還提供了一種利用該裝置進行微生物檢測的方法，通過測量導入待測氣體前后微粒的質量變化，即可對微生物進行快速檢測，檢測步驟簡便、快速、靈敏度高。

技術領域

本發明涉及一種利用光阱捕獲微粒進行微生物快速檢測的方法及裝置。

背景技術

病原微生物一般指朊毒體、寄生蟲（原蟲、蠕蟲、醫學昆蟲）、真菌、細菌、螺旋體、支原體、立克次體、衣原體、病毒等，一直威脅著人類的健康，而其中尤以細菌和病毒的危害性最大，特別是冠狀病毒如SARS、MERS等引起的呼吸道傳染病，由于其具有傳染性強、傳播途徑多、人群普遍易感等特性，是人類健康的重大威脅之一。新型冠狀病毒SARS-CoV-2主要通過飛沫、接觸及有限空間下的氣溶膠傳播，傳染性強，防控難度大。在疫情防控常態化背景下，便捷的、高效的、可推廣的、適用于大范圍篩查的且精準的SARS-CoV-2病毒檢驗手段是疫情防控的重要技術保障。

目前，病原微生物檢測，特別是病毒檢測主要通過分離并培養病毒株、熒光定量PCR手段或者病毒序列匹配的方法對病例進行確診。但這些確診方法都存在問題：病毒株分離培養時間長、難度大；RT-PCR檢測時間長，甚至會出現假陰、假陽等誤診結果；序列匹配方法繁瑣，成本高。

因此，亟需研制快速有效的對病原微生物，特別是病毒進行檢測診斷的裝置，加強對疫情的防控和治療。

光鑷的概念是相對宏觀機械鑷子對光捕獲微粒作用的一種形象描述。傳統的機械鑷子，必須使鑷尖接觸到物體，并施加一定的壓力，才能實現物體的夾持。與之對應的光鑷（optical tweezers）是一種利用光的動量屬性，通過高度聚焦激光束產生力（量級通常為皮牛頓級）來抓取、束縛或移動微小透明物體，并通過移動光束或改變物體所處的環境來實現微粒的遷移的裝置，其中抓取微粒的區域也稱為光阱 (optical trap)。

光阱的力可以精準地直接作用于微米、納米級的微粒，也可作用于細胞等小目標，并避免直接接觸或者處理對樣品的傷害，可通過捕獲物質，實現物質的懸浮、固定或可控移動，并通過光阱相關理論及技術實現對捕獲物質的物理信息獲取。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種利用光阱捕獲微粒進行微生物快速檢測的方法及裝置。

一種利用光阱捕獲微粒進行微生物快速檢測的方法，

1）利用光阱捕獲樣品腔中的微粒，所述的微粒設有微生物特異性的結合位點或者配體，根據微粒的運動信息，計算微粒在頻域的功率譜密度曲線，將功率譜密度曲線與微粒的運動學方程進行擬合，得到微粒的質量m1；

2）保持微粒的捕獲狀態，將待測氣體導入樣品腔，再次根據微粒的運動信息，計算微粒在頻域的功率譜密度曲線，將功率譜密度曲線與微粒的運動學方程進行擬合，得到微粒的質量m2;

3）比較導入待測氣體前后微粒的質量m1和m2的變化，判斷待測氣體中是否存在待檢測微生物。

所述的微粒為光學均勻介質球，微粒的半徑尺寸為nm量級到μm量級，形狀為球形，材料是聚苯乙烯或二氧化硅。

所述的微粒的微生物特異性的結合位點或者配體包括抗體、核酸配體；待測氣體經過預處理或者未經過預處理，所述的預處理包括光、電、熱或者蒸汽處理。

所述的方法，將功率譜密度曲線與微粒的運動學方程進行擬合，得到微粒的質量初始m1，所述的微粒運動學方程為：