基于熒光性的光流體傳感器

摘要：免標(biāo)記的傳感得益于它的少量的生物傳感步驟，很多情況下都具有優(yōu)越性。但是許多應(yīng)用還是得益于基于熒光性的傳感。一個(gè)主要的光流體熒光探測(cè)研究方向是提高限制和引導(dǎo)在接觸被分析物的低反射率的減震溶液中的光，這種溶液增強(qiáng)了光與熒光團(tuán)的相互作用和熒光收集效率因而提高探測(cè)極限。光流體激光是針對(duì)生物化學(xué)分析的另一個(gè)多用途和有前途的平臺(tái)。這種裝置通常由一個(gè)提供光反饋的微流體激光腔和一個(gè)作為增益介質(zhì)的熒光團(tuán)溶液組成，這樣可以實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：光流體傳感器;熒光檢測(cè)

多種光流體結(jié)構(gòu)已發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：液體核波導(dǎo)利用低折射率覆蓋層材料如特氟綸何納米多孔材料來(lái)通過(guò)全內(nèi)反射引導(dǎo)光;光子晶體結(jié)構(gòu)增強(qiáng)熒光信號(hào)并且提供更好的熒光收集效率;狹縫波導(dǎo)限制液體和光在同一亞微米尺寸的通道。其中，針對(duì)限制和引導(dǎo)光與液體，抗共振反射光波導(dǎo)是最有前途的光流體傳感結(jié)構(gòu)之一。用于熒光檢測(cè)，抗共振反射光波導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)亞皮升激勵(lì)或者檢測(cè)體積，因而甚至在極低的被分析物數(shù)量時(shí)能夠敏感檢測(cè)。Schmidt， Hawkins和合作者們發(fā)表了對(duì)單分子和單粒子在自由溶液中的檢測(cè)，都直接通過(guò)熒光相關(guān)的光譜學(xué)。同一小組最近利用雙色熒光交錯(cuò)關(guān)聯(lián)光譜學(xué)去檢測(cè)粒子共定位，結(jié)合了熒光諧振能量轉(zhuǎn)移，DNA約束和變性。這些成果可能允許快速和原位生物化學(xué)分析將傳統(tǒng)大體積昂貴的熒光顯微鏡替換為便宜的光流體裝置。

光流體激光這種裝置通常由一個(gè)提供光反饋的微流體激光腔和一個(gè)作為增益介質(zhì)的熒光團(tuán)溶液組成從而實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)檢測(cè)。相比于上面討論過(guò)的其他光流體熒光傳感器，光流體激光傳感器依賴于受激發(fā)射作為傳感信號(hào)并且在激光腔或者增益介質(zhì)中對(duì)微小擾動(dòng)高度敏感。幾個(gè)腔內(nèi)傳感的近期報(bào)道已經(jīng)詳細(xì)地揭示了光流體激光的巨大能力。用一個(gè)簡(jiǎn)單的基于法布里珀羅腔激光的光流體染色，Galas提出基于激光發(fā)射強(qiáng)度變化的靈敏的腔內(nèi)吸收測(cè)量。近期，Sun利用一個(gè)光流體環(huán)形諧振腔（OFRR）激光結(jié)合熒光諧振能量轉(zhuǎn)換（FRET）實(shí)現(xiàn)靈敏DNA檢測(cè)。DNA雜交探針和目標(biāo)在供體和受體之間引起了FRET，導(dǎo)致在從供體發(fā)射初始激光和來(lái)自受體的激光的受激能量發(fā)射顯著的減弱，這明顯增加了在傳統(tǒng)FRET中的傳感信號(hào)。同小組近期報(bào)道了利用OFRR和分子指引接近的單核苷酸多樣性的高度選擇性檢測(cè)。目標(biāo)DNA的存在， OFRR激射閾值以上的操作，從而產(chǎn)生強(qiáng)的激射發(fā)射。相反，與單個(gè)堿基錯(cuò)配的DNA，OFRR光激射閾值以下，并觀察到只有幾乎可以忽略不計(jì)的熒光背景。通過(guò)此模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換等的檢測(cè)，在目標(biāo)和單個(gè)堿基錯(cuò)配DNA之間的判別比超過(guò)兩個(gè)數(shù)量級(jí)的增強(qiáng)已經(jīng)達(dá)到。

作者簡(jiǎn)介：翟玉翠（1988—），女，漢族，安徽巢湖人，講師，理學(xué)碩士，單位：武警警官學(xué)院基礎(chǔ)部，研究方向：大學(xué)物理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)