[发明专利]检测单颗粒的方法和装置

说明书

本发明提供了检测单颗粒的方法和装置。该检测单颗粒的方法包括：(1)将隔离件的底端浸入含有所述单颗粒的电解质溶液，使所述电解质溶液通过所述隔离件底部的通孔进入所述隔离件的内部，并在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压；(2)记录流经所述通孔的电流随时间变化曲线，以便获得电流‑时间变化曲线；(3)基于所述电流‑时间变化曲线，确定所述单颗粒的粒径范围和浓度，其中，所述颗粒的粒径大于所述通孔的直径。通过该方法，可以快速有效的确定溶液中单个颗粒的粒径范围，有效对单颗粒进行筛选和分级，操作步骤简单方便，可以检测的颗粒的尺寸范围较广，可以有效检测低颗粒浓度的溶液，同时灵敏度和准确度较高。

技术领域

本发明涉及检测单颗粒浓度的方法和装置。

背景技术

颗粒无处不在。而无论是自然界中存在的细胞和囊泡、病毒、蛋白质等生物物质还是人工合成的各种金属和聚合物等微/纳米颗粒，均在药物研制、环境监测、能源转换和癌症治疗等领域有着重要的作用。颗粒的功能与其尺寸、形状、表面电荷密度、材料组成等特征息息相关，因此进行单颗粒的分析具有重要的意义和广泛的用途。目前常见的颗粒表征手段主要有电子扫描显微镜和动态光散射等。电子扫描显微镜虽然能用于表征颗粒的尺寸和形貌特征，但是无法显示颗粒在溶液中的状态。动态光散射反映的是颗粒整体的尺寸和电荷等特征分布，无法具体反映单个颗粒的性质。因此，发展可用于溶液中的单颗粒(包括生物物质和细胞等)分析检测方法具有重要的实际意义。

然而，目前分析检测单个颗粒的方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种检测单颗粒的方法。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种检测单颗粒的方法。根据本发明的实施例，该检测单颗粒的方法包括：(1)将隔离件的底端浸入含有所述单颗粒的电解质溶液，使所述电解质溶液通过所述隔离件底部的通孔进入所述隔离件的内部，并在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压；(2)记录流经所述通孔的电流随时间变化曲线，以便获得电流-时间变化曲线；(3)基于所述电流-时间变化曲线，确定所述单颗粒的粒径范围和浓度，其中，所述颗粒的粒径大于所述通孔的直径。发明人发现，通过该方法，可以快速有效的确定溶液中单个颗粒的粒径范围，有效对单颗粒进行筛选和分级，打破了电子扫描显微镜无法显示颗粒在溶液中的状态及动态光散射无法具体反映单个颗粒的性质的局限，而且该方法操作步骤简单方便，可以检测的颗粒的尺寸范围较广，可以有效检测颗粒浓度为fM、甚至亚fM的溶液，同时灵敏度和准确度较高。

根据本发明的实施例，该检测单颗粒的方法进一步包括：(4)基于所述电流-时间变化曲线，获得电流脉冲信号频率；以及(5)基于所述电流脉冲信号频率，通过标准曲线进行计算，以便获得所述单颗粒的浓度。发明人发现，由于单颗粒在溶液中的运动，会使得电流-时间变化曲线产生脉冲信号，而产生脉冲信号的频率与单颗粒的浓度成正比，因此，通过检测电流脉冲信号频率可以有效检测单颗粒的浓度，操作简单、方便，灵敏度和准确度高，且该方法中不需要进行任何化学反应，大大降低了单颗粒降解或变性的风险。

根据本发明的实施例，所述单颗粒为天然颗粒或人工合成颗粒。

根据本发明的实施例，所述单颗粒包括金属颗粒、聚合物颗粒、细胞、囊泡、病毒、蛋白质和凝胶颗粒中的至少一种。

根据本发明的实施例，步骤(1)中，所述隔离件的材质为玻璃、聚合物或陶瓷。

根据本发明的实施例，所述隔离件为锥形管。

根据本发明的实施例，步骤(1)中，所述单颗粒的粒径为微米级或纳米级，且所述单颗粒的粒径与所述通孔直径的比值范围在2-50之间。

根据本发明的实施例，步骤(1)中，在所述隔离件内部和外部的所述电解质溶液之间施加电压是通过以下步骤进行的：在所述锥形管的内部和外部分别设置内电极和外电极，并在所述内电极和外电极之间施加电压。