[发明专利]一种基于玻璃微针的单分子力谱与磁镊兼用装置及方法

权利要求书

1.一种基于玻璃微针的单分子力谱与磁镊兼用装置，包括显微成像装置、样品台、样品池和中央监控器，显微成像装置与样品池可做相对平移；显微成像装置将获取的图像信息传输给中央监控器进行数据处理；

其特征在于，所述样品台上设置有一用于容置样品池的样品池凹槽，所述样品池放置在样品池凹槽内；所述样品台上样品池凹槽的一侧设置有用于容纳测力微针的测力凹槽，另一侧设置有用于容纳操纵微针的操纵凹槽和用于容纳硅胶管的硅胶管凹槽；

所述样品池包括载玻片和样品池本体，所述样品池本体为由有机玻璃片制成的一体式部件，所述样品池本体呈长方体状，顶面上设置有一凹进样品池本体内部的溶液腔；样品池本体的一侧端面上开设有一下端圆孔和一上端方槽，下端圆孔和上端方槽均与溶液腔连通；所述上端方槽靠近样品池侧壁；

样品池本体的另一侧端面上开设有第一方槽和第二方槽，第一方槽和第二方槽均与溶液腔连通；第一方槽的尺寸大于第二方槽的尺寸；样品池本体扣设在载玻片上，与载玻片粘结；

所述样品池本体上的下端圆孔和第二方槽各接有一根供溶液进出的硅胶管；一测力微针安装在样品台的测力凹槽内，通过样品池的上端方槽接入溶液腔，并密封；一操纵微针安装在样品台的操纵凹槽内，通过样品池的第一方槽接入溶液腔，并密封；所述操纵微针安装在持针器上，持针器内部充满水通过硅胶管与注射器相连；所述持针器固定在微操纵仪上，所述微操纵仪可移动操纵微针，并通过显微成像装置成像。

2.根据权利要求1所述的基于玻璃微针的单分子力谱与磁镊兼用装置，其特征在于，还包括温控装置，所述温控装置包括控制器、半导体制冷片和散热单元，半导体制冷片安装在样品台上，散热单元安装在半导体制冷片上；所述控制器与温度传感器的输出端以及半导体制冷片的控制端均相连，控制器、半导体制冷片和温度传感器构成一闭环控制系统。

3.根据权利要求2所述的基于玻璃微针的单分子力谱与磁镊兼用装置，其特征在于，所述散热单元为一中空循环水冷容器，所述中空循环水冷容器接出两根水管，一根水管与置于外部水溶液中的潜水泵连接，另一根置于外部水溶液中用于水循环。

4.一种基于玻璃微针的单分子力谱方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将单分子力谱与磁镊兼用装置中的测力微针、操纵微针和注射器都注满水，并将缓冲液从样品池本体上的第一方槽中加入样品池；

（2）将小球-DNA-小球结构样品液用加样枪从第一方槽中加入缓冲液，等待小球-DNA-小球结构样品液沉到样品池的底部；

（3）用凡士林将第一方槽封住，通过微操纵仪移动操纵微针，并在显微成像装置下成像；

（4）将样品台移到显微成像装置的视野中，使测力微针和操纵微针同时成像；

（5）通过微操纵仪将操纵微针沉到样品池底部，吸住小球-DNA-小球结构样品液中的一对小球对，然后移动到测力微针处，其中一个磁球吸在测力微针上，另一个磁球吸在操纵微针上；

（6）测力微针的弹性系数校准；

（7）利用注射泵通过样品池本体上的供溶液进出的硅胶管，将外界溶液置换入样品池内；

（8）通过微操纵仪控制操纵微针，通过显微成像装置获取的图像分析测力微针的形变信号，得到DNA的力－长度曲线，即力谱信号。

5.根据权利要求4所述的基于玻璃微针的单分子力谱方法，其特征在于，步骤（6）具体包括以下子步骤：

（6.1）将一安装在微操纵仪上的磁铁置于样品池侧面；

（6.2）通过升高注射器水位产生正水压释放掉操纵微针上的磁球，将操纵微针移动远离该磁球，磁球由于热涨落会产生布朗运动；利用磁球的布朗运动测得此时的外力大小；

（6.3）通过显微成像装置获取的测力微针图像，分析得到测力微针的偏移量；

（6.4）利用步骤（6.2）中的外力大小除以步骤（6.3）中得到的偏移量，即可得到校准后的测力微针弹性系数。