基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法技术

本发明专利技术公开了一种基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，具体包括以下步骤：锥形光纤的制作、悬浮液的配备、锥形光纤和实验装置的安装、颗粒或细胞的聚集以及高效迁移；本发明专利技术所使用的装置简单、试验过程方便、易操作，对于微纳颗粒或细胞的聚集与迁移效率高，对微纳颗粒或细胞无损伤，易用广泛。

【技术实现步骤摘要】
基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法
本专利技术属于生物光子学与生物医学
，特别是涉及一种基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法。
技术介绍
对微纳颗粒、生物分子、生物细胞等进行大规模捕获聚集和后续移除，在生物医学和物理化学等很多领域都有着重要的作用，例如微纳结构组装、药物筛选、药物靶向治疗、局部水净化等；目前国际上有不同方法用来对颗粒进行聚集与组装，例如热泳、电泳、介电泳、声场等；为了实现大规模颗粒的聚集捕获，这些方法一般都需要较为复杂的装置，同时还需要外加电极，此外，这些方法也不能直接实现高效率的颗粒靶向迁移与移除。为了实现简便的大规模颗粒聚集以及高效迁移，专利技术了一种基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，以实现大规模快速聚集，靶向迁移微纳颗粒和生物细胞，本方法采用的设备简单，操作简便。本专利技术所采用的技术方案是，基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，具体包括以下步骤：步骤1：锥形光纤的制作使用光纤剥线钳将商业单模光纤跳线的缓冲层和塑料外套去除，去除部位长20～50cm，将去除外套的光纤伸入毛细玻璃管中，光纤穿过毛细玻璃管后，将末端拉出在酒精灯外焰加热100～150s后，用1～3mm/s的速度将火焰上端的光纤熔拉20～30s，得到实验用的锥形光纤；步骤2：悬浮液配备将微纳颗粒或细胞扩散于去离子纯净水中，形成均匀的悬浮液，取配好的悬浮液滴加到载物片上，并将载物片放于显微镜的二维移位平台上备用；步骤3：安装锥形光纤与实验装置将制作好的锥形光纤固定在微调节架上，锥形光纤尖端伸入悬浮液中，另一端通过掺铒光纤放大器连接在激光器上，电脑连接在载有CCD的显微镜上，实验过程可直接通过电脑显示屏进行观测；步骤4：大规模聚集颗粒打开激光器，往锥形光纤中通入入射激光，微纳颗粒或细胞在入射激光的光热作用下，聚集在距离锥形光纤尖端100～500μm的地方；步骤5：高效迁移聚集的颗粒当颗粒被大规模聚集后，保持激光器开启，通过调节微调节架移动锥形光纤到指定的位置，实现对聚集颗粒或细胞的迁移。进一步的，步骤1中锥形光纤末端直径为1～10μm。进一步的，步骤2中微纳颗粒或细胞的尺寸在1～5μm时，悬浮液中颗粒或细胞的溶度为1.0×107～1.0×108个/mL；颗粒或细胞的尺寸在5～10μm时，其溶度为2.0×106～2.0×107个/mL。进一步的，步骤4中入射激光的入射功率为100～170mW、波长为1550nm。本专利技术的有益效果是：可以快速的大规模聚集微纳颗粒和生物细胞，并将其进行靶向迁移；聚集微纳颗粒和生物细胞的过程中使用的设备简单，成本低，对样品本身的危害极低、且该过程简便易操作，对微纳颗粒或生物细胞的迁移效率高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是聚集与迁移的锥形光纤图。图2是用来聚集与迁移的实验装置图。图3是聚集与迁移的实验过程图片。图4是不同入射功率下颗粒聚集数目与聚集速度随着时间变化图。图5是大规模高效迁移颗粒的实验观测图。图中，1.激光器，2.掺铒光纤放大器，3.微调节架，4.锥形光纤，5.悬浮液，6.显微镜，7.CCD，8.电脑。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，具体包括以下步骤：步骤1：锥形光纤4的制作使用光纤剥线钳将商业单模光纤跳线的缓冲层和塑料外套去除，去除部位长20～50cm，将去除外套的光纤伸入毛细玻璃管中，光纤伸入毛细玻璃管后，将末端拉出在酒精灯外焰加热100～150s后，用1～3mm/s的速度将火焰上端的光纤熔拉20～30s，得到实验用的锥形光纤4；单模光纤的芯径为9μm，包层为125μm；毛细玻璃管的长度为120mm，内径为0.9mm，管壁厚0.1mm；锥形光纤4末端直径为1～10μm；锥形光纤4结构如图1所示；锥形光纤4末端直径大于10μm时，直径越大，相应的出射光场越发散，能够产生光热效应的区域越大，能作用到的颗粒也越多，但是对颗粒的聚集效果变差，聚集的颗粒不紧凑、成较分散分布，同时迁移效果变差；而光纤直径在1～10μm范围内时，出射光场集中，产生光热效应的区域小，但是对颗粒的聚集效果更好，聚集紧凑，迁移效果也越好；步骤2：悬浮液5配备将微纳颗粒或细胞扩散于去离子纯净水中，形成均匀的悬浮液5，取配好的悬浮液5滴加到载物片上，并将载物片放于显微镜6的二维移位平台上备用；颗粒或细胞的尺寸在1～5μm时，悬浮液5中颗粒和细胞的溶度为1.0×107～1.0×108个/mL；颗粒或细胞的尺寸在5～10μm时，其溶度为2.0×106～2.0×107个/mL；悬浮液5中颗粒浓度越大，锥形光纤4收集的颗粒越多，要实现完全收集的时间也越长，但是由于在迁移过程中，颗粒或细胞容易沉积在玻璃片底部，迁移效果会随着浓度增加而降低；当微纳颗粒或细胞的直径变大时，微纳颗粒或细胞容易下沉，从而留在玻璃片表面难以移动，使得聚集和迁移效果都会变差；微纳颗粒或细胞尺寸太小，由于布朗运动明显，收集和迁移的效果也会降低；步骤3：安装锥形光纤4与实验装置如图2所示，将制作好的锥形光纤4固定在微调节架3上，锥形光纤4尖端伸入悬浮液5中；锥形光纤4另一端通过掺铒光纤放大器2连接在激光器1上，电脑8连接在载有CCD7的显微镜6上，实验过程可直接通过电脑8显示屏进行观测；步骤4：大规模聚集颗粒打开激光器1，往锥形光纤4中通入入射功率为100～170mW、波长为1550nm的激光，去离子水对激光的吸收较强，微纳颗粒或生物细胞对激光的吸收较弱，因此微纳颗粒在光热作用下，被大规模地聚集在距离锥形光纤4尖端100～500μm的地方；步骤5：高效迁移聚集的颗粒当颗粒被大规模聚集后，保持激光器1开启，通过调节微调节架3移动锥形光纤4到指定的位置，聚集的颗粒也相应的进行集体靶向迁移。基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，对不同尺寸、不同材料的颗粒或是生物细胞都能实现大规模的聚集与迁移，对微纳颗粒与生物细胞的聚集与迁移实验操作简单、效率高，使用的设备价格低廉、成本低。本专利技术还能用于微生物收集、局部水净化等；对于不同尺寸的颗粒和微生物样品，由于其光热效果不同，可以利用本专利技术能对颗粒和微生物的进行分离。实施例1基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，具体包括以下步骤：步骤1：锥形光纤4的制作使用光纤剥线钳将商业单模光纤跳线的缓冲层与塑料外套去除，去除部位长20～50cm，将去除外套的光纤伸入毛细玻璃管中，光纤伸入毛细玻璃管后，将末端拉出进行加热，在酒精灯外焰加热100～150s后，用1～3mm/s的速度将火焰上端的光纤熔拉20～3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：锥形光纤(4)的制作使用光纤剥线钳将商业单模光纤跳线的缓冲层和塑料外套去除，去除部位长20～50cm，将去除外套的光纤伸入毛细玻璃管中，光纤穿过毛细玻璃管后，将末端拉出在酒精灯外焰加热100～150s后，用1～3mm/s的速度将火焰上端的光纤熔拉20～30s，得到实验用的锥形光纤(4)；步骤2：悬浮液(5)配备将微纳颗粒或细胞扩散于去离子纯净水中，形成均匀的悬浮液(5)，取配好的悬浮液(5)滴加到载物片上，并将载物片放于显微镜(6)的二维移位平台上备用；步骤3：安装锥形光纤(4)与实验装置将制作好的锥形光纤(4)固定在微调节架(3)上，锥形光纤(4)尖端伸入悬浮液(5)中，另一端通过掺铒光纤放大器(2)连接在激光器(1)上，电脑(8)连接在载有CCD(7)的显微镜(6)上，实验过程可直接通过电脑(8)显示屏进行观测；步骤4：大规模聚集颗粒打开激光器(1)，往锥形光纤(4)中通入入射激光，微纳颗粒或细胞在入射激光的光热作用下，聚集在距离锥形光纤(4)尖端100～500μm的地方；步骤5：高效迁移聚集的颗粒当颗粒被大规模聚集后，保持激光器(1)开启，通过调节微调节架(3)移动锥形光纤(4)到指定的位置，实现对聚集颗粒或细胞的迁移。...

【技术特征摘要】
1.基于锥形光纤的大规模光热颗粒聚集和迁移方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：锥形光纤(4)的制作使用光纤剥线钳将商业单模光纤跳线的缓冲层和塑料外套去除，去除部位长20～50cm，将去除外套的光纤伸入毛细玻璃管中，光纤穿过毛细玻璃管后，将末端拉出在酒精灯外焰加热100～150s后，用1～3mm/s的速度将火焰上端的光纤熔拉20～30s，得到实验用的锥形光纤(4)；步骤2：悬浮液(5)配备将微纳颗粒或细胞扩散于去离子纯净水中，形成均匀的悬浮液(5)，取配好的悬浮液(5)滴加到载物片上，并将载物片放于显微镜(6)的二维移位平台上备用；步骤3：安装锥形光纤(4)与实验装置将制作好的锥形光纤(4)固定在微调节架(3)上，锥形光纤(4)尖端伸入悬浮液(5)中，另一端通过掺铒光纤放大器(2)连接在激光器(1)上，电脑(8)连接在载有CCD(7)的显微镜(6)上，实验过程可直接通过电脑(8)显示屏进行观测；步骤4：大规模聚集颗粒打开激光器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛洪宝，李宝军，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44