[发明专利]一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置及方法

权利要求书

1.一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，采用纳米光镊装置，所述纳米光镊装置包括显微镜（8），所述显微镜（8）的载物台（15）上设置有微流通道（11），所述微流通道（11）由盖玻片（12）和载玻片（13）组成，所述微流通道（11）内设置有两根光纤（5），两根所述光纤（5）外部均套有玻璃毛细管（10），所述玻璃毛细管（10）被固定在可调的光纤调节架（14）上，其中一根所述光纤（5）的另一端连接有Y型的光纤耦合器（1），所述Y型的光纤耦合器（1）的另外两臂分别连接带通滤波器（2）和光纤激光器（6），所述带通滤波器（2）的另一端连接光电探测器（3），另一根所述光纤（5）的另一端连接有激光器（4），所述显微镜（8）的顶部设置有电荷耦合元件（7），所述显微镜（8）的载物台（15）上方设置有物镜（9），具体步骤如下：

步骤1：制备用于精准操控的抛物线形光纤尖端；

步骤1.1：用光纤剥线钳剥去光纤中间的涂覆层得到一段长为1~2厘米、直径为100~125微米的裸光纤；

步骤1.2：将步骤1.1制得的裸光纤套进一个内径为0.9~1.0毫米，长度为100~150毫米的玻璃毛细管中；

步骤1.3：把裸露的光纤水平放置于酒精灯上方的外焰处，在500~550度的条件下，静置28~38秒待光纤达到熔点后，以2毫米每秒的速度将熔融的部分拉细，当拉细的部分在1.6~1.8毫米的长度内直径从120~130微米减少到8~10微米时，把拉制的速度提高到10~15毫米每秒，快速将光纤拉断；

步骤1.4：把拉断后的光纤放置到显微镜下观察，可见光纤探针的尖端呈抛物线形，即得抛物线形光纤尖端；

步骤2：将微透镜固定在光纤尖端；

固定的条件：微透镜的尺寸与光纤尖端的直径相匹配；

固定的方法：微透镜与光纤探针通过静电吸引原理进行固定；

固定后的状态：微透镜与光纤会稳定地粘附在一起，且光纤尖端的轴线与微透镜中心的偏差会一直保持在250 nm以内；

步骤3：利用步骤2中组装好的微透镜来捕获和操控荧光纳米颗粒；

步骤4：捕获和操控DNA分子。

2.根据权利要求1所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述步骤3中捕获和操控荧光纳米颗粒的具体步骤如下：

步骤3.1：将制备好的光纤尖端-微透镜组合结构用光纤调节架将其伸入微流通道中，并整体置于显微镜载物台上；

步骤3.2：用微型移液器吸取平均直径为85~90纳米荧光纳米颗粒悬浮液注入微流通道中，使液滴完全浸没光纤尖端和微透镜；

步骤3.3：光纤的另一端经过一个光纤耦合器后与一台808纳米激光器相连；

步骤3.4：在显微镜下观察单个的荧光纳米颗粒被光子纳米喷射捕获引起后散射光信号的变化。

3.根据权利要求1所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述步骤4中捕获和操控DNA分子的具体步骤如下：

步骤4.1：用一只微型移液器将微流通道中的荧光纳米颗粒悬浮液吸出，用另外一只微型移液器往微流通道中滴加DNA分子悬浮液；

步骤4.2：将另一根光纤通过光纤调节架伸入微流通道，与步骤3中所用的抛物线光纤尖端水平相对；

步骤4.3：把功率为100~200微瓦，波长为450~600纳米的激光通入此光纤中，从侧向照射悬浮液中的DNA分子；

步骤4.4：在显微镜下观察DNA分子绿色的散射光；

步骤4.5：往抛物线光纤尖端中通入808纳米的激光，经过微透镜的汇聚后产生光子纳米喷射，DNA分子被捕获在光子纳米喷射中。

4.根据权利要求3所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述DNA分子为3.4千碱基对的质粒DNA分子，具体的制备方法是：用质粒小量提取试剂盒从大肠杆菌菌种DH5α中提取出质粒DNA分子，然后保存在DNA洗脱液中，所述洗脱液含有10毫摩尔的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐，pH值为8.5。