[发明专利]检测量子点与生物分子相互作用的液滴微流控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物分析和纳米技术领域，特别涉及一种检测量子点与生物分子相互作用的液滴微流控系统及方法。

背景技术

探讨量子点（QDs）与生物分子之间的相互作用已经成为深入理解生命过程本质的核心研究之一。在量子点生物分析应用中，动力学参数也是评估量子点与生物分子相互作用的重要指标，因此，建立适用的分析表征技术手段至关重要。目前可以开展量子点生物分子间相互作用研究的方法主要有荧光光谱法、色谱法和电泳等（Ostergaard J,Heegaard N H H,Electrophoresis 2003,24,2903-2913）。然而，对于量子点与生物分子之间的快速反应目前还缺乏行之有效的方法。目前主要的方法是表面等离子共振法（Surface Plasmon Resonance,SPR），然而这种方法通常需要将一种生物分子先固定，操作比较复杂（SapsfordK E,Pons T,Medintz I L,et al.J.Phys.Chem.C2007,111,11528–11538）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术对量子点与生物分子之间快速动力学检测的不足，本发明提供一种检测量子点与生物分子相互作用的液滴微流控系统及方法。

荧光共振能量转移（fuorescence resonance energy transfer，FRET）作为一种高效的光学“分子尺”，在生物大分子相互作用、免疫分析、核酸检测等方面有广泛的应用。在分子生物学领域，该技术可用于研究活细胞生理条件下研究蛋白质-蛋白质间相互作用。FRET技术是近来发展的一项新技术，为两种物质间相互作用进行实时的动态研究提供了便利。因此将FRET与荧光检测相结合为生物分子间的快速动力学检测提供了一种新的思路。

微流控芯片是一种采用精细加工技术，可以在数平方厘米的基片上实现集微量样品制备、进样、反应、分离及检测于一体的微型分析实验装置由于微流控芯片微量和快速体积微型化的特点，要求与之匹配的高灵敏度和反应快速的检测装置。因此，液滴微流控技术也为生物分子之间的快速动力学提供了一种新的检测思路（Han Z.,Chang Y．Y.,Au S.W.,et al.Chem.Commun.2012,48,1601-1603）。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测量子点与生物分子相互作用的液滴微流控系统，包括微流控芯片、荧光显微镜、三个用于向微流控芯片注射液滴的注射泵、荧光接口、荧光光谱仪和数据采集分析系统，荧光显微镜带有物镜、光源、滤光片和载物台，所述的微流控芯片设置在物镜的焦点上，并与载物台固定；荧光显微镜的光源通过光路将激发光照到微流控芯片上，微流控芯片上产生的荧光经滤光片到达荧光显微镜的标准口；所述的荧光接口一端与荧光显微镜的标准口连接，另一端通过光纤与荧光光谱仪连接，所述的荧光接口中设置用于将显微镜标准口的平行光聚集到光纤一端的复合透镜；所述的荧光光谱仪的光谱信号输出端与数据采集分析系统的信号输入端连接。

所述的复合透镜为两个串联设置的透镜。

所用的微流控芯片材料为聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

其中，数据采集分析系统可以是计算机，用于设置实验参数及采集光谱数据；操作程序安装于计算机中，运行后对荧光检测装置进行控制，完成数据采集，并且根据不同位置的荧光强度变化计算量子点与生物分子的结合动力学。

一种基于液滴微流控系统的检测量子点与生物分子相互作用的方法，采用本发明所述的一种检测量子点与生物分子相互作用的液滴微流控系统，设置荧光光谱仪的工作参数并运行；打开荧光显微镜的光源，根据荧光分子性质选择滤光片；运行荧光光谱仪进行荧光信号采集；设置三个注射泵的流速，分别从三个注射泵向微流控芯片注射油、量子点和生物分子；量子点与生物分子混合后形成液滴，荧光光谱仪得到液滴荧光光谱图；移动微流控芯片，检测不同位置的荧光光谱，设置荧光光谱仪的检测波长，得到荧光强度谱图；所采集的信号传送至数据采集分析系统，记录成相应的数据文件。

生物分子用染料分子标记，且所述的染料分子与量子点之间可以发生荧光共振能量转移，染料分子为量子点、羧基四甲基罗丹明(TAMRA)、罗丹明B、德克萨斯红（Texas Red）、Cy3、Cy5。染料分子与量子点发生荧光共振能量转移，量子点与生物分子相互作用后，随着时间的变化，荧光强度才逐渐发生变化，这样才能够测反应的动力学。