微波腔中的荧光显微镜制造技术

本发明专利技术涉及通信连接于微波能量产生源的光学成像系统，其中该组合提供化学反应时间的提高以及实时监测反应的能力，并且具有足够的分辨率以便在施加微波场的过程中观察活细胞和组织中的用荧光分子标记的细胞内组分的位置以及与其它生物分子之间的相互作用和对局部化环境变化的响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学成像系统，其提供化学反应时间的提高以及实时监测反应的能力，并且具有足够的分辨率来观察用发光分子标记的细胞内组分的位置、以及多种生物分子之间的相互作用和对活细胞和组织中的局部化环境变化的响应。 在一个方面中，本专利技术涉及微波/光学成像系统，其包括 a)被封闭的容器，其包括微波腔并且在其中具有至少一个开口 ； b)设置于微波腔中用于保持至少一个样品的样品板，其中样品包括检测剂分子或进行能够被检测的反应的组分； c)通信连接于微波腔用于将微波能量递送进微波腔中并朝向样品引导的微波能4量产生源； d)设置用于向样品递送能量的电磁能量产生源；禾口 e)通信连接于微波腔的光学成像装置，其设置为用于将来自电磁能量产生源的光 引导到样品并且捕获由样品发射的发光发射。 在另一个方面中，本专利技术涉及微波/显微镜系统，所述系统包括 a)被密封的容器，其包括微波腔并且在其中具有预定尺寸的开口，其中微波腔的内部包括用于放置至少一个样品板的平台，所述样品板用于保持至少一个样品，其中所述样品包括作为额外的标记分子而被包括在内的信号产生试剂或由于样品中的化学反应而形成的试剂； b)通信连接于微波腔用于将微波能量递送进微波腔中的微波能量产生源；禾口 c)通信连接于微波腔的荧光显微镜系统，其设置为用于向样品递送激发能并且捕 获来自样品的发射，其中所述荧光显微镜系统包括 用于以一定频率产生能量来激发样品的电磁能量产生源； 设置为用于从所述电磁能量产生源接受电磁能量并将其聚焦在样品上的物镜； 设置在激光器和物镜之间的二向色镜，用于将来自能量源的电磁能量反射到物镜 以及用于引导来自样品的发射信号；禾口 设置在二向色镜后面的管透镜，用于收集来自样品的发射并将其引导到检测器装置。 所述样品板可以包括沉积在样品板表面上的至少一层金属材料，包括银、金、铜、 锌、铝或铂，其中所述金属材料形成为带图案的形状。优选地，所述带图案的形状包括具有 至少一个顶端的几何形状，几何形状为例如三角形、正方形、矩形、梯形、多边形、抛物线形、 椭圆形、圆的扇形、长椭圆形和/或其组合，其中所述多个顶端彼此相邻，从而在其中产生 反应性区域。所述其中的反应性区域可以另外准备用于放置被固定的与检测剂分子互补的 捕获分子、用于与其它化学品反应的化学品、或用于与其它生物分子反应的生物分子。所述 反应性区域可具有的直径或在相邻和/或相对顶端之间的距离为约0. Olmm到5mm、更优选 2mm到约3mm。另外，所述反应性区域可以被设置在具有多个孔的试验系统上，其中所述反 应性区域位于所述孔内并且暴露于微波能量下增强其中的反应。 样品板可以由聚合物材料、玻璃、纸、硝化纤维素、其组合或为设置金属材料提供 足够稳定性的任何材料制成。 所述顶端区域/反应性区域暴露于一定量的微波能量下，用于提高生物学相互作 用的反应速率，用于提高感测技术中的来自化学发光反应、荧光、磷光或荧光标记的发射强 度；用于通过将电磁场聚焦在反应性区域内而增强电场，和/或用于增强反应性区域内所 含分子的布朗运动。 本专利技术的另一个方面涉及制备样品板的方法，所述方法包括 a)向衬底表面施加至少一个金属结构，所述衬底表面包括但不限于玻璃、聚合物、 纸、硝化纤维素，其中所述金属结构由银、金、铝、锌、钼、铜或其组合物制成，其中所述金属 结构具有成形的图案，并且其中成形图案的区域包括设置为邻近另一个成形图案顶端的顶 端区域，从而提供处于至少两个顶端区域之间的反应性区域；禾口 b)引入包含至少一种生物分子的溶液，用于设置在所述相邻的顶端区域之间的反5应性区域。 本专利技术的另一个方面涉及使由微波诱导的生物分子的反应或相互作用实时数据 成像的方法，所述方法包括 a)提供包括至少一种生物分子和检测剂分子的样品，其中将所述样品设置在样品 板上； b)将样品置于微波腔中，其中所述微波腔通信连接于微波产生源并且还通信连接 于光学成像系统，其中所述光学成像系统包括 i.用于以一定频率产生能量来激发样品的电磁能量产生源； ii.设置用于接受激发电磁能量并将其聚焦在样品上的物镜； iii.设置在激光器和物镜之间的二向色镜，用于将来自能量源的电磁能量反射到 物镜以及用于引导来自样品的发射信号；禾口 iv.设置在二向色镜后面的管透镜，用于收集来自样品的发射并将其引导到检测 器装置； c)用一定量的低功率微波能量辐射样品以增加样品中的相互作用或反应；禾口 d)用步骤b)的光学成像系统将检测剂分子的发射信号成像。 使用被引导给置于由相邻的金属图案形成的反应性区域中的样品的低功率微波 能量提高在样品内发生的化学反应的速度。 本专利技术的其它特征和优点通过以下专利技术详述、附图和权利要求而变得显而易见。 附图说明 图1表示本专利技术的微波/显微镜的实施方案。 图2表示用于制备在本文所述系统中使用的样品板的样品几何结构方案。 图3显示10 MRu(by)2Cl2在不同温度下的归一化强度谱。玻璃几何结构(插图，样品几何结构)的10iiM Ru(by)^l2溶液的归一化强度比用箭头标记，"蝶形领结"样品几何结构(插图，样品几何结构)的10iiMRu(by)^^溶液的归一化强度比用虚线标记。归一化强度比计算为暴露于短微波脉冲过程中的时间依赖性发射强度与暴露于短微波脉冲之前的最大发射强度的比值。 图4表示'蝶形领结'(一 ---')和玻璃载片(--)样品几何结构在施加低功率微波脉冲之前(大的破折号——)和过程中的Ru(by)2Cl2发射(没有二向色镜)的 归一化光谱。叠加了二向色透射曲线来显示二向色镜对Ru(by)^l2发射的过滤作用。 图5示出了得自CCD图像的在IOO像素2区域内的归一化的平均荧光强度(由 方框法估计的所选区域)的时间描图，所述描图是在施加5秒低功率微波脉冲(Mw脉 冲)过程中在不相交的'蝶形领结'接合点处以及在普通(plain)玻璃载片(对照)上的 10i!MRu(by)2Cl2溶液的描图。样品构造显示在CCD图像的右侧(插图)。 图6显示在A)普通玻璃衬底、B)用气相淀积的金'蝶形领结'结构75nm改性的玻 璃衬底上的在暴露于五秒微波脉冲过程中10i!MRU(by)2Cl2的荧光强度降低的实时电影记 录，显示了在微波腔中的荧光显微镜的功能性。 图7显示了在普通玻璃载片(对照)上以及在75nm厚的不相交的'蝶形领结'几 何结构的间隙中的得自化学发光溶液的最大像素强度时间描图。以10Hz的速率收集CCD图像大约10秒。样品暴露于五秒微波脉冲(Mw脉冲)，所述脉冲在数据收集之后大约2秒 开始。离散的时间间隔被标记为a)0秒或稳态发射、b)在初始暴露于微波脉冲时的发射、 c)在施加微波脉冲过程中和d)最大'触发'发射、e)最终的发射。 图8显示了在普通玻璃载片(对照)上的不相交处的化学发光溶液在离散的时间 间隔处的CCD图像。以10Hz的速率收集CCD图像大约10秒。样品暴露于五秒微波脉冲 (Mw脉冲)，所述脉冲在数据收集之后大约2秒开始。离散的时间间隔被标记为a) 0秒或稳 态发射、b)在初始暴露于微波脉冲时的发射、c)在施加微波脉冲过程中和d)最大'触发' 发射、e)最终的发射。 图9显示了在不相交的'蝶形领结'本文档来自技高网...

【技术保护点】
微波／光学成像系统，包括：　　ａ）被封闭的容器，其包括微波腔并且在其中具有至少一个开口；　　ｂ）设置于微波腔中用于保持至少一个样品的样品板，其中样品包括检测剂分子或进行能够被检测的反应的组分；　　ｃ）通信连接于微波腔用于将微波能量递送进微波腔中并朝向样品引导的微波能量产生源；和　　ｄ）通信连接于微波腔的光学成像装置，其设置为用于将来自电磁能量产生源的激发光引导到样品并且捕获由样品发射的发光发射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯D格迪斯，迈克尔JR普雷维特，
申请(专利权)人：马里兰大学生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：US[美国]