[实用新型]单分子荧光共振能量转移检测仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医药领域，尤其是指生物医药领域用单分子荧光显微镜。

背景技术

单分子科学作为一门新兴边缘学科，给生命科学领域研究带来了蓬勃生机，使人们能更深刻地了解复杂的微观生命过程。单分子荧光技术在生物及化学领域取得了惊人的发展，让实时监测单个生物分子或分子复合物变得可行，大大扩展了对生物大分子复杂的动力学过程的表征能力。在单分子技术出现之前，分子生物学实验结果往往只代表测量时间内大量分子的平均行为，而生物体系一般是不均一的体系。因此，监测单个分子的行为具有重要的意义。当单个荧光基团 (fluorescence fluorophore) 标记到目标分子后，它能在多方面去探测目标分子。首先，通过荧光成像技术可以了解目标分子在细胞内的空间分布，也可以应用荧光强度以及极性的变化来检测目标分子的运动及活性情况。当一个分子或两个相互作用的分子上标记两个不同的荧光基团后，一个是在能量转移过程中提供能量，即供体 D (donor) ；另一个接受能量，即受体 A(acceptor)。这样可以运用荧光共振能量转移 (fluorescence resonance energytransfer, FRET) 技术来对体系进行研究。因此，比单个荧光基团标记更具有优势，称为单分子荧光共振能量转移 (single molecule fluorescence resonance energy transfer,smFRET) 技术。单分子荧光共振能量转移技术近年来迅猛的发展，在研究蛋白质折叠和构象变化、RNA 折叠和催化 、膜融合蛋白和肌动蛋白的运动，以及信号转导等方面相当有效。荧光供体及受体之间的 FRET 可以用来测量两个光基团之间的距离。单个生物分子的构象变化就能通过单分子荧光共振能量转移技术进行实时监测。FRET 技术的优点在于其用荧光强度的比值，而不是荧光的强度，这样实验的结果不会受仪器本身的噪声影响而强烈波动。

传统的荧光共振能量转移技术同时对成千上万亿的分子同时采集荧光信号，这样传统方法观察到的只是分子行为的平均值。我们无法用传统方法辨别分子反应或分子间相互作用的中间状态，这些中间状态往往是少量并且短暂的，而且这些状态对理解分子行为或反应机理是至关重要的，因此传统方法是无法深入对分子机理进行研究的。单分子荧光共振能量转移可以对单个分子进行追踪，这样我们可以探索单分子的动态信息，捕捉分子动态的中间态。为了监测单分子动态的中间态，实现荧光激发及捕捉分子动态的中间态的用于单分子荧光共振能量转移的检测仪器也就需实现上述之监测观察捕捉功能。

现有技术不能对单个分子进行数据采集，荧光读数的噪音较大，分子行为的个异性无法识别。单分子技术可以用来在单分子水平上阐释分子机理，如病毒入侵细胞的过程，马达蛋白在细胞微管和纤维分子轨道上的运动机理，核糖体等超大分子复合体的组装与功能。以核糖体为例，传统的方法如X-射线衍射不能给出分子动态信息，液态核磁共振无法研究分子量超过50千道尔顿的分子，传统荧光共振能量转移又无法给出动态信息，因此单分子荧光共振能量转移是目前为止最好的研究生物及纳米超大分子的手段。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单分子荧光共振能量转移检测仪，其可以捕捉进行了荧光标记的单分子的分子动态信息，并以成像方式展现出分子动态变化信息。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是单分子荧光共振能量转移检测仪，其特征在于包括激光激发光路、全反射光路及荧光信号采集光路；所述激光激发光路包括激发至少两种颜色的激光；所述全反射光路接收来自所述激光激发光路的激光并将其全反射至样品上激发所述样品上的供体荧光信号和受体荧光信号；所述荧光信号采集光路采集样品发出的所述供体荧光信号和受体荧光信号并予以成像。

所述激光激发光路包括至少激发两种颜色的两束平行激光的激光器，所述两束平行激光分别依次经过第一滤光镜和第一分光镜后经过机械开关，于第二分光镜处合并为一束激光，所述合并后激光经过光圈后反射进入所述全反射光路。