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。一個主要的光流體熒光探測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極限。光流體激光是針對生物化學(xué)分析的另一個多用途和有前途的平臺。這種裝置通常由一個提供光反饋的微流體激光腔和一個作為增益介質(zhì)的熒光團(tuán)溶液組成，這樣可以實現(xiàn)腔內(nèi)檢測。

關(guān)鍵詞：光流體傳感器;熒光檢測

多種光流體結(jié)構(gòu)已發(fā)展得以實現(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通過全內(nèi)反射引導(dǎo)光;光子晶體結(jié)構(gòu)增強(qiáng)熒光信號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，抗共振反射光波導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)亞皮升激勵或者檢測體積，因而甚至在極低的被分析物數(shù)量時能夠敏感檢測。Schmidt， Hawkins和合作者們發(fā)表了對單分子和單粒子在自由溶液中的檢測，都直接通過熒光相關(guān)的光譜學(xué)。同一小組最近利用雙色熒光交錯關(guān)聯(lián)光譜學(xué)去檢測粒子共定位，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提供光反饋的微流體激光腔和一個作為增益介質(zhì)的熒光團(tuán)溶液組成從而實現(xiàn)腔內(nèi)檢測。相比于上面討論過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)射作為傳感信號并且在激光腔或者增益介質(zhì)中對微小擾動高度敏感。幾個腔內(nèi)傳感的近期報道已經(jīng)詳細(xì)地揭示了光流體激光的巨大能力。用一個簡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)吸收測量。近期，Sun利用一個光流體環(huán)形諧振腔（OFRR）激光結(jié)合熒光諧振能量轉(zhuǎn)換（FRET）實現(xiàn)靈敏DNA檢測。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。同小組近期報道了利用OFRR和分子指引接近的單核苷酸多樣性的高度選擇性檢測。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，與單個堿基錯配的DNA，OFRR光激射閾值以下，并觀察到只有幾乎可以忽略不計的熒光背景。通過此模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換等的檢測，在目標(biāo)和單個堿基錯配DNA之間的判別比超過兩個數(shù)量級的增強(qiáng)已經(jīng)達(dá)到。

作者簡介：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)物理和實驗教學(xué)