微流控芯片熒光檢測(cè)系統(tǒng)
自微流控芯片問世以來,檢測(cè)器研究一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn),微流控芯片中各種生物和化學(xué)過程通常是在微米量級(jí)的通道幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)完成的,因此,要求其檢測(cè)器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、微型化等特點(diǎn)。
熒光檢測(cè)(Fluorescence detectionFD)技術(shù)因具有準(zhǔn)確度好、靈敏度高等特點(diǎn),是目前微流控系統(tǒng)最常用的檢測(cè)技術(shù)之一。微流控芯片的主要研究對(duì)象,如蛋白質(zhì)、脫氧核糖核酸及氨基酸等自身帶有熒光基團(tuán)、或者衍生化后可產(chǎn)生熒光均可采用熒光檢測(cè)技術(shù)檢出限達(dá)10-14 mol·L-1甚至可檢測(cè)到單個(gè)DNA分子,液芯波導(dǎo)管的引入使檢測(cè)系統(tǒng)的性能大有改善。
1. 熒光檢測(cè)系統(tǒng)概述
許多化合物如有機(jī)胺、維生素、激素、酶等被入射光(即激發(fā)光)照射吸收一定波長(zhǎng)的光后,分子中的某些電子從基態(tài)向較高能級(jí)躍遷,電子之間發(fā)生碰撞消耗部分能量而無輻射地降到第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)再回到基態(tài)的不同振動(dòng)能級(jí)。同時(shí)發(fā)射出比吸收光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光。熒光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度、量子效率、樣品濃度成正比。
要實(shí)現(xiàn)高靈敏度的熒光檢測(cè),關(guān)鍵在于降低背景光,特別是激發(fā)光背景的影響,因此檢測(cè)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分重要。目前報(bào)道的有正交型、非共焦型、共聚焦型、平行型等。
常用的光學(xué)元件包括光源、透鏡、濾光片、分色鏡、光纖、物鏡、光電轉(zhuǎn)換元件等。
2. 激光誘導(dǎo)熒光(LIF)檢測(cè)系統(tǒng)
激光具有能量高、方向性好、易聚焦等特點(diǎn),特別適合作為微流控芯片中熒光檢測(cè)器的光源,以提高檢測(cè)的靈敏度。激光誘導(dǎo)熒光(Laser induced fluorescence, LIF)檢測(cè)是目前最靈敏的檢測(cè)方法之一,其檢出限一般為10-12 ~ 10-9 mol·L-1最低可達(dá)10-14 mol·L-1。采用一些改進(jìn)技術(shù)(如光子記數(shù)、雙光子激發(fā)等)對(duì)于某些熒光效率高的物質(zhì)甚至可達(dá)單分子檢測(cè),LIF檢測(cè)法還具有良好的選擇性和較寬的線性范圍。
熒光檢測(cè)技術(shù)為微流控芯片分析研究提供了更為靈敏的檢測(cè)手段,多通道微陣列芯片上熒光檢測(cè)系統(tǒng)將滿足藥物篩選和基因測(cè)序等領(lǐng)域高通量的需求。超高亮度LED的面世以及使用脈沖電源供電方式增加LED激發(fā)光強(qiáng)、聯(lián)合液芯波導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用,以及與其他檢測(cè)技術(shù)聯(lián)用等措施能夠進(jìn)一步提高靈敏,度降低檢出限,擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
微流控分析技術(shù)自20世紀(jì)末興起后取得了迅速的發(fā)展,但目前商品化的熒光檢測(cè)器在不同程度上存在著價(jià)格昂貴、維護(hù)費(fèi)用高、兼容性差等局限性,因此,研制成本低廉、集成度高、適合于商品化的微流控芯片熒光分析儀,成為當(dāng)前分析儀器發(fā)展的重要目標(biāo)之一。
標(biāo)簽: 微流控 熒光檢測(cè) 基因測(cè)序