[发明专利]一种对细胞内物质实现远程激发和探测的新方法

说明书

技术领域

本发明属于表面等离子传导与细胞内物质探测的交叉领域，涉及一种实现细胞内物质激发和探测的方法，特别涉及利用金属纳米线的表面等离子体传导来实现对细胞内物质进行纳米范围的激发的方法。

背景技术

金银等金属纳米结构中的自由电子在入射光的作用下可以产生相对于正电背景的集体振荡—表面等离子体，在金银等纳米线中表面等离子体可沿纳米线传播，从而实现光学衍射极限以下的光传导。表面等离子体波导潜在的应用价值使得该方向的研究成为热点。在生命科学的研究中，荧光和拉曼成像和光谱技术被广泛应用于细胞内物质的探测研究。采用的激发照明模式主要是通过显微镜的物镜将激发光会聚到细胞上，得到一个直径几百纳米到几个微米或几十微米的光斑，激发光对样品的激发和信号光的采集在同一区域，由于该激发探测模式容易实现，被广泛地采用。

发明内容

本发明提供了一种对细胞内物质实现远程激发和探测的方法：利用金属纳米线中表面等离子体的传导，实现对细胞内物质成分的纳米尺度的激发。

本发明一种对细胞内物质实现远程激发和探测的方法，具体为：

1)制备金、银的纳米线，直径为10纳米至300纳米，长度约为1微米至100微米；

2)利用细胞的内吞作用或者利用微纳操纵设备将纳米线的一端插入细胞中，另一端露在细胞外；

3)将激光聚焦在纳米线露在细胞外的一端；

4)利用从纳米线另一端导出来的光或纳米线中传播的表面等离子体，来激发细胞内物质、标记物的荧光或者拉曼信号；

5)荧光或者拉曼信号通过显微镜物镜收集，或者通过纳米线传导到激发端、纳米线的其它不连续点而被显微镜物镜收集，最后经CCD成像或者经光谱仪测量光谱。

进一步，所述步骤(3)中所用激光包括连续激光、脉冲激光和超连续白光。

进一步，所述步骤4)中标记物为荧光分子、荧光球、量子点、上转换材料。

进一步，所述步骤4)中纳米线中传导的表面等离子体在纳米线端点或者纳米线的其它不连续点以光的形式耦合出来，从而激发细胞内物质、标记物的荧光或拉曼信号。

进一步，所述步骤4)中纳米线中传导的表面等离子体直接激发纳米线附近的细胞内物质或标记物的荧光信号。

进一步，所述步骤4)中若将上转换材料连接在细胞内的特定物质上，上转换材料作为点光源，利用纳米线中传导的表面等离子体激发上转换材料发出波长较短的光，上转换材料发出的光作为激发光源激发细胞内的特定物质。

进一步，所述步骤4)中若将上转换材料连接在纳米线上，则纳米线中传导的表面等离子体直接激发上转换材料发光，纳米线就成为一个线光源，用于激发细胞中的物质。

进一步，所述步骤(5)中信号收集的位置可以是信号发射的位置，也可以是信号经纳米线传导又以光的形式发射出来的纳米线端点或其它不连续点。

进一步，所述步骤5)中的其它不连续点为另一端点、拐点、有纳米颗粒的点、纳米线的缺陷点。

进一步，所述步骤(5)中的信号收集可以与激发光共用一个物镜，也可以使用另外一个物镜。

本发明与传统的激发手段相比具有显著优点：远程激发模式可以实现在纳米尺度范围内的照明和对样品荧光和拉曼信号的激发，因而可极大的提高信噪比和减少对样品潜在的损伤；远程激发模式也可用于在直接激发模式因光吸收等无法适用的环境中实现光谱的探测。表面等离子体传导与上转换材料相结合用于细胞内物质的远程激发与探测具有其他手段和材料不具备的优势。由于上转换材料可以用波长较长的红外光激发，而红外光在纳米线中传导的距离要比可见光远，因此在本发明中使用的这种远程激发模式下，上转换材料作为生物标记具有明显的优势。另一方面，上转换材料被激发后可以发出波长较短的光，因此上转换材料又可以作为激发光源来激发细胞内的物质。由于波长较短的光如绿光在纳米线中传播距离较短，不适合用作远程激发的激发光，而利用上转换材料的特性，可以通过红外光远程激发处于细胞中的上转换材料，并利用上转换材料发射的光作为激发光源。这一发明将开启微纳尺度上光谱探测的新模式，特别是为生物体系中生化信息的远程探测提供了新方法和新思路。

附图说明

图1实施例1中所采用的激发探测模式的示意图；

图2实施例2中所采用的激发探测模式的示意图；

图3实施例3中所采用的激发探测模式的示意图；

图4实施例4中所采用的激发探测模式的示意图。