一种多色荧光生物标记实时增强的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多色荧光生物标记实时增强的装置，用于检测被荧光染料标记的细胞样本；该装置包括容器，容器底部沉积有金属薄膜层，金属薄膜层上填充有培养液，培养液中混有磁性

【技术实现步骤摘要】
一种多色荧光生物标记实时增强的方法及装置


[0001]本专利技术涉及荧光增强
，具体涉及一种多色荧光生物标记实时增强的方法及装置。

技术介绍

[0002]荧光光谱分析技术是分析化学、生物技术及生物化学中传感和标记的有效工具。为了增强生物样品中荧光标记的对比度以及分辨率，表面增强荧光(Surface
‑
enhanced fluorescence，SEF)技术变得尤为重要。
[0003]近年来，人们研究了利用金属纳米粒子独特的局域表面等离子体共振(localized surface
‑
plasmon，LSP)效应来提高荧光分子的荧光强度。一方面，当等离子体共振谱和荧光染料的吸收光谱有重叠时，能够提高可利用的泵浦光密度，增加了更多分子被激发到更高能级的可能性，激发速率被提高，从而增强荧光。另一方面，当等离子体共振谱和染料的发射光谱有重叠时，能够提高分子的荧光量子效率，进而增强荧光。现有的等离子体增强荧光技术中，多以独立的纳米金属颗粒为主，通过改变金属纳米颗粒的种类、尺寸、形状等来调控等离子体特性，以匹配发光材料的光谱特性，进而增强荧光强度。相比于单独的金属纳米颗粒，金属纳米粒子
‑
金属薄膜耦合结构由于颗粒LSP与金属薄膜的SPP(surface plasma polarization)的耦合，具有更强的电场，能够更有效的增强荧光强度。
[0004]然而由于细胞中存在多种组织，不同的组织结合不同颜色的荧光进行标记，而目前用于增强荧光的等离子体结构均为固定的金属纳米结构，具有固定的等离子体特性，不能同时匹配并增强细胞中多种组织的不同荧光标记材料，进而不能同时提高细胞中多种组织的观测对比度以及分辨率，限制了细胞观测效率的提升。
[0005]因此，开发一种能够实时调控等离子体共振峰，使之与多种荧光材料均能够最优匹配，进而同时增强多色荧光的方法是非常有必要的。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供了一种外磁场作用下基于磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒与金属薄膜层耦合结构的多色荧光生物标记的实时增强方法及装置，通过控制和调节外部线圈产生的磁场，改变磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒与金属薄膜层的距离，实时调控等离子体共振吸收峰波长，进而实时匹配细胞中多种组织的不同荧光标记材料，使多种荧光分子的吸收和发射与调控后的等离子体共振吸收谱有最优的光谱重叠，进而使得实时调控的等离子体共振谱能够同时最大程度增强细胞中多种组织对应的不同荧光，最终同时提高了细胞中多种组织的观测对比度以及分辨率，提高了细胞观测效率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多色荧光生物标记实时增强的装置，所述装置用于检测预先被荧光染料标记的细胞样本；
[0008]所述装置包括容器，所述容器内底部沉积有金属薄膜层，所述金属薄膜层为能够产生表面等离子体效应的金属薄膜，所述容器内注有培养液，且所述培养液与所述金属薄
膜层相接触，所述培养液用于培养并检测预先被荧光染料标记的细胞样本，所述培养液中混有磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒；
[0009]所述容器外周配置有外磁场线圈组件，所述外磁场线圈组件能够产生磁场，使磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒与金属薄膜层之间的距离得到调控，进而实时调控等离子体共振波长，使得所产生的等离子体共振谱能够与细胞样本中的多色荧光分子有最优的光谱匹配，最大程度增强多色荧光。
[0010]优选地，所述细胞样本为细胞结构中细胞膜、细胞质、细胞核、内质网、线粒体，高尔基体、核糖体、溶酶体、中心体中一种或多种目标组织已预先被多种颜色荧光染料对应标记的细胞单元。
[0011]优选地，所述磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒为具有核壳结构的复合结构，为贵金属纳米壳层包覆磁性纳米粒子核，或者磁性纳米壳层包覆贵金属纳米粒子核；
[0012]所述磁性纳米粒子核或者磁性纳米壳层具有磁性，所述贵金属纳米粒子核或者贵金属纳米壳层能够产生局域表面等离子效应LSP；使得所述磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒同时具有磁性及等离子体特性，所述纳米颗粒的位移能够被外磁场线圈组件产生的磁场控制。
[0013]更优选地，所述磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒中的磁性纳米粒子核或者磁性纳米壳层为具有磁性的化合物。
[0014]更优选地，所述具有磁性的化合物为Fe3O4或γ
‑
Fe2O3；所述贵金属为具有局域表面等离子效应的Au、Ag或Pt。
[0015]优选地，所述金属薄膜层材料为能够产生表面等离子体效应SPP的金膜或银膜，厚度为10nm
‑
1mm。
[0016]优选地，混有磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒的培养液的高度为50nm
‑
5mm；
[0017]所述磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒的掺杂浓度为1
×
10
‑8g/ml
‑
2.1
×
10
‑5g/ml。
[0018]优选地，所述外磁场线圈组件包括三对外磁场线圈以及分别控制三对所述外磁场线圈的外用设备，三对所述外磁场线圈分别沿所述容器的上下、前后和左右分侧设置。
[0019]优选地，所述容器为透明材质，所述容器顶部还密封设置有顶盖，顶盖上开设有细胞样本滴加口。
[0020]基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种多色荧光生物标记实时增强方法，所述方法采用上述多色荧光生物标记实时增强装置进行；其过程包括：
[0021]向所述容器中加入预先被荧光染料标记的细胞样本，使所述细胞样本滴入混有磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒的培养液中；
[0022]通过外磁场线圈组件的外用设备驱动外磁场线圈产生磁场，并改变外磁场线圈的强度，进而改变磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒与金属薄膜层的距离，实时调控颗粒
‑
薄膜耦合结构的等离子体共振峰，从而优化等离子体吸收谱和细胞样本中不同组织的荧光标记分子的吸收和发射峰位的匹配程度，实时有效增强多色荧光标记强度；
[0023]在每次进行多色荧光生物标记实时增强前，均需要利用所述外磁场线圈组件对磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒进行复位，使得单层排布的纳米颗粒与金属薄膜层间距为0，然后再调控磁场进行下一步操作。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0025]本专利技术基于磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒，通过外线圈产生的磁场作用改变磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒与金属薄膜层之间的距离，增强细胞中多种组织的不同荧光标记强度。最终同时提高了细胞中多种组织的观测对比度以及分辨率；且由于该技术结构简单，能够同时提高细胞中多种组织的观本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多色荧光生物标记实时增强的装置，其特征在于，所述装置用于检测预先被荧光染料标记的细胞样本；所述装置包括容器，所述容器内底部沉积有金属薄膜层，所述金属薄膜层为能够产生表面等离子体效应的金属薄膜，所述容器内注有培养液，且所述培养液与所述金属薄膜层相接触，所述培养液用于培养并检测预先被荧光染料标记的细胞样本，所述培养液中混有磁性
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等离子体核壳纳米颗粒；所述容器外周配置有外磁场线圈组件，所述外磁场线圈组件能够产生磁场，使磁性
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等离子体核壳纳米颗粒与金属薄膜层之间的距离得到调控，进而实时调控等离子体共振波长，使得所产生的等离子体共振谱能够与细胞样本中的多色荧光分子有最优的光谱匹配，最大程度增强多色荧光。2.根据权利要求1所述的多色荧光生物标记实时增强的装置，其特征在于，所述细胞样本为细胞结构中细胞膜、细胞质、细胞核、内质网、线粒体，高尔基体、核糖体、溶酶体、中心体中一种或多种目标组织已预先被多种颜色荧光染料对应标记的细胞单元。3.根据权利要求1所述的多色荧光生物标记实时增强的装置，其特征在于，所述磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒为具有核壳结构的复合结构，为贵金属纳米壳层包覆磁性纳米粒子核，或者磁性纳米壳层包覆贵金属纳米粒子核；所述磁性纳米粒子核或者磁性纳米壳层具有磁性，所述贵金属纳米粒子核或者贵金属纳米壳层能够产生局域表面等离子效应LSP；使得所述磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒同时具有磁性及等离子体特性，所述纳米颗粒的位移能够被外磁场线圈组件产生的磁场控制。4.根据权利要求3所述的多色荧光生物标记实时增强的装置，其特征在于，所述磁性
‑
等离子体核壳纳米颗粒中的磁性纳米粒子核或者磁性纳米壳层为具有磁性的化合物。5.根据权利要求4所述的多色荧光生物标记实时增强的装置，其特征在于，所述具有磁性的化合物为Fe3O4或γ
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Fe2O3；所述贵金属为能够产生局域表面等离子效应的Au、Ag或Pt。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁舒雅，赵鼎铭，张那明，段帆，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：