本发明专利技术提供了一种双光子荧光光镊多通道定量检测装置及检测方法，该检测装置包括近红外激光器发出的近红外激光束经扩束器、分束器、双色分光镜、二维扫描系统射入物镜，经物镜聚集在样品池内形成光镊；来自光镊的近红外散射光经双色分光镜、分束器反射，并由第一聚焦镜聚集后射入近红外光检测器；透过双色分光镜的荧光经第二聚集镜聚集并经分光系统分光后，由荧光检测器检测。本装置可对金属离子、生物分子和病毒粒子等进行实时定量检测，可实现不同量子点标记的多种不同待测物的同时检测。本装置易实现小型化，样品检测方法具有灵敏度高、选择性好、速度快、样品用量少且无需预处理等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳操作
、光电
和生物化学传感
，具体涉及一种。
技术介绍
光镊即单光束梯度力光阱，是基于散射力和辐射压梯度力相互作用而形成的能够捕获整个米氏和瑞利散射范围粒子的势阱。对粒子起捕获作用的是梯度力，要想将粒子稳定地束缚在光场势阱中，轴向梯度力必须要克服散射力。所以通常需要使用高数值孔径的显微物镜将激光束高度会聚，从而产生足够强的梯度力来实现粒子的捕获。在生物医学领域，光镊技术往往和光学显微镜技术相结合，实现单个微粒的观察、捕获和操纵，尚未应用于高灵敏定量检测。和常规的单光子激发荧光不同，双光子荧光采用近红外激光来激发，因此可以避免自发突光的干扰。但目前双光子突光技术的应用主要局限于双光子突光显微镜在生物组织成像方面的研究，尚未实现对液体样品中重要的生物分子和尺寸极小的病毒粒子Γιοο 纳米)的定量检测。此外，双光子荧光显微镜需要采用价格昂贵的飞秒脉冲激光器为激发光源，也限制了该仪器的推广使用。因此，本专利技术将光镊技术和双光子荧光技术相结合，实现了对微球捕获的金属离子、生物分子和病毒粒子的定量检测，扩展了光镊技术和双光子激发荧光技术的应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是将光镊技术和双光子荧光技术相结合，提出一种可实时定量检测金属离子、生物分子和病毒粒子等的。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种双光子荧光光镊多通道定量检测装置，包括近红外激光器发出的近红外激光束经分束器分成两束，一束经双色分光镜、二维扫描系统射入物镜，经物镜聚集在样品池形成光镊；来自光镊的近红外散射光经双色分光镜、分束器反射，并由第一聚焦镜聚集后射入近红外光检测器；透过双色分光镜的荧光经第二聚集镜聚集后进入分光系统分光后，由荧光检测器检测。上述近红外激光器和分束器之间依次设有中性密度滤光片、扩束器、和用以调整激光束方向的平面镜组。为了实现更精确的光镊捕获，可采用感应电机与物镜耦合来驱动物镜沿光轴方向精准移动，所述的感应电机可为步进电机或压电传感器。上述二维扫描系统为二维扫描检流计振镜。上述第一聚焦镜的焦平面处设置一带有针孔的挡板，所述的针孔位于第一聚焦镜的焦点处，以排除微球返回近红外散射光以外的其他光的干扰。上述近红外激光器为近红外调Q纳秒脉冲激光器，也可以使用皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器。上述分光系统为光栅、棱镜或干涉滤光片分光系统。分光系统可米用多色仪。上述近红外光检测器为点式、线阵或面阵型近红外光检测器，如InGaAs检测器。 若采用光栅或棱镜分光系统，则光电检测器为一个线阵或者面阵近红外光检测器；若采用干涉滤光片分光系统，则每通道配置点式近红外光检测器，也可配置线阵或面阵近红外光检测器。近红外光检测器具有将光信号转化成电信号输出的能力。上述荧光检测器为线阵CCD(电荷耦合器件)、线阵CMOS (互补性金属氧化物半导体器件)、以线阵模式工作的面阵CCD或CMOS、或其他衍生的阵列式感光元器件。上述样品池为无机高分子材料的透明容器，其体积为10(Γ500微升。使用上述双光子荧光光镊多通道定量检测装置的检测方法，包括步骤步骤一，利用物镜聚焦近红外激光器产生的满足双光子荧光 激发条件的近红外激光束并于样品池中形成光镊；步骤二，利用感应电机和二维扫描系统操控光镊捕获样品池内微球，同时近红外光检测器检测来自光镊的近红外散射光，所述的微球为采用荧光探针标记的富集待测物的微球；步骤三，当近红外光检测器检测到的散射光强度达到预设阈值时，证明光镊已捕获到微球，此时二维扫描系统和感应电机停止动作，突光检测器开始检测来自微球的突光； 步骤四，根据荧光检测器检测到的荧光强度对待测物进行定量分析。上述待测物为金属离子、生物分子或病毒粒子。上述微球为透明的无机微球或透明的高分子微球，无机微球可以是二氧化硅等材料制备的微球，高分子微球可以是聚苯乙烯等材料制备的微球。上述富集待测物的微球采用如下方法获取利用微球特异性捕获待测物，并用荧光探针对富集于微球表面的待测物进行标记，形成微球-待测物-荧光探针复合物，即富集待测物的微球。具体可采用双抗夹心免疫反应法来获取富集待测物的微球。所述的荧光探针为荧光染料或纳米量子点。可采用不同波长的荧光探针分别标记不同的待测物，并将富集不同待测物的微球置于样品池中，来自不同待测物的不同波段荧光经分光仪分光，荧光检测器即可同时检测不同波段的荧光强度，根据不同波段的荧光强度可定量分析不同待测物，从而实现不同待测物的多通道定量检测。本专利技术装置无需使用显微镜，仅用显微镜的物镜聚焦近红外激光形成光阱以捕获富集待测物的微球，同时采用不同荧光探针来标记用微球富集的不同待测物，采用分光系统对不同的荧光信号进行分光，并采用多通道荧光检测器同时检测不同荧光信号的强度， 实现多色荧光信号的多通道检测。为提高定量检测的准确度，本装置采用激光光镊扫描方式，实现对多个同类微球的捕获和信号检测。本专利技术检测方法首先通过双抗夹心免疫反应法，利用微球和荧光探针特异性识别并捕获待测物，形成微球一待测物一荧光探针复合物；然后通过聚焦近红外激光的三维自动扫描系统和采用近红外光检测器定量监测微球表面散射光以捕获复合物微球，同时利用荧光检测器对复合物微球进行双光子荧光探测以实现待测物的定量分析。本专利技术只探测 位于光阱处的复合物微球所产生的双光子荧光，因而溶液中的其他共存物质不产生信号干 扰；并且由于探测体积极小，仅为IfL左右，因此本专利技术可用于超高灵敏定量检测。另外，本 专利技术装置可采用阵列式感光元器件作为荧光检测器，利用量子点的一元激发多元发射的特 点，容易实现不同量子点标记的多种不同待测物的同时检测，即可实现多通道检测。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点和有益效果1、本专利技术将光镊技术和双光子荧光技术结合，提出一种新型的多通道定量检测装置， 该装置可对金属离子、生物分子和病毒粒子等进行实时定量检测。2、本专利技术易实现小型化，具有灵敏度高、选择性好、速度快、样品用量少且无需预 处理，可实现不同荧光探针标记的不同待测物的同时实时检测，检测效率高。3、本专利技术装置可采用成本低廉的近红外调Q纳秒脉冲激光器作为激光光源，这样 还可降低成本。附图说明图1为本专利技术装置光路及结构示意图；图2为工作曲线示意图；图3为在微球表面富集待测物的示意图。图中，1-近红外激光器；2_中性密度滤光片；3_扩束器；4，5_平面镜组；6-分束 器；7_双色分光镜；8_ 二维扫描检流计振镜；9、10_透镜；11-近红外光检测器；12_荧光检 测器；13_多色仪；14_物镜；15_样品池；16_微球；17_抗-HA单克隆抗体；18_生物素化 的单克隆抗体；19_禽流感病毒；20_量子点-链霉亲和素复合物。具体实施方式本专利技术装置包括近红外激光系统、分光系统、光电检测系统、三维扫描系统四大部 分。近红外激光系统用来产生满足双光子荧光的激发条件的近红外激光束，并形成近红外 光镊。分光系统用来对不同待测物的不同荧光信号进行分光，本专利技术中的分光系统为光栅、 棱镜或干涉滤光片分光系统，即光兀件为光栅、棱镜、或干涉滤光片，并辅以透镜、反射镜和 机械固定结构。光电检测系统可以将光信号转化成电信号，从而可用来检测来自微球的近 红外散射光和荧光信号，本专利技术中的光检测系统包括近红外光检测器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双光子荧光光镊多通道定量检测装置，其特征在于，包括：近红外激光器发出的近红外激光束经分束器分成两束，一束经双色分光镜、二维扫描系统射入物镜，经物镜聚集在样品池形成光镊；来自光镊的近红外散射光经双色分光镜、分束器反射，并由第一聚焦镜聚集后射入近红外光检测器；透过双色分光镜的荧光经第二聚集镜聚集后进入分光系统分光后，由荧光检测器检测。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐宏武，庞代文，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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