[发明专利]一种基于一维纳米结构探针的单细胞光电检测系统

说明书

本发明公开一种用于一维纳米结构探针的单细胞光电检测系统，包括：固定装置、微操作系统、电信号检测装置、超长物距显微系统、照明装置、第一光激发装置、第一成像探测装置、共聚焦扫描系统、第二光激发装置、第二成像探测装置、光谱探测装置和控制装置。本发明单细胞光电检测系统通过构建超长物距正置显微镜和倒置共聚焦扫描联用技术，建立正置倒置光路的准值，利用超长物距正置显微镜的超长工作距离实现一维纳米结构探针移动的观察和电信号的检测，利用倒置激光扫描共聚焦显微镜实现一维纳米结构探针和细胞观察的同时进行荧光定位检测。

技术领域

本发明涉及光电检测领域。更具体地，涉及一种基于一维纳米结构探针的单细胞光电检测系统。

背景技术

研究细胞层次、甚至亚细胞层次的生物过程对深层次认识细胞活动具有重要意义，特别是亚细胞层次的病变过程、细胞组织的生长过程、细胞物质和信息的产生和传递过程等的深入认识，一方面可以很好地理解和检验分子生物学的研究结果，另一方面也是从根本上理解组织生物学的一个重要窗口。为了研究细胞的生理活动，人们发展了诸如近场扫描(1986年诺贝尔奖)、膜片钳(1991年诺贝尔奖)、荧光标记(2008年诺贝尔奖)、共聚焦等多种技术。然而，目前所采用的这些技术只能被动的表征细胞结构。因此，急需发展亚细胞层次的主动探针技术，实现对细胞生物活动的主动观察与研究。

纳米技术的蓬勃发展，为实现这一目标提供了新的机遇。尤其是一维纳米结构与细胞尺度相当，可以通过插入细胞实现对细胞的主动检测。然而，目前在这个层次上的细胞生物学研究多采用生物标记技术、核剔除技术、切片技术或细胞染色技术等，这些技术很难实现主动地研究细胞的特定区域而不伤害细胞的其它组织的正常发展。而以膜片钳技术为代表的细胞操纵、测量技术，现已广泛用于研究细胞膜表面的离子通道以及离子的穿透过程动力学等，成为亚细胞层次上细胞膜研究的重要手段。然而，仍缺乏有效的技术手段和装备深入有效研究细胞内特定区域的生物活动过程、亚细胞层次的结构和生物过程、DNA复制与突变在亚细胞层次上的表现等。随着共聚焦系统的不断发展，共聚焦能够检测到细胞的微小变化。商业的共聚焦荧光系统中没有探针操作系统以及光电检测系统，而商品化的探针装置也不是专门为操纵一维纳米结构探针所设计的。例如，原子力显微镜的探针操纵、近场光学的探针控制、甚至微加工中的某些微操作技术，这些都是为相应的特定目标而设计的，无法满足一维纳米结构探针的精细多维度操纵。

因此，需要提出了一种用于一维纳米结构探针的单细胞光电检测系统，用于实现单根一维纳米结构探针电信号采集的同时在单根一维纳米结构探针检测单细胞过程中完成荧光信号的逐层扫描和高分辨光谱成像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于一维纳米结构探针的单细胞光电检测系统，该系统用于实现单根一维纳米结构探针电信号采集的同时完成了在单根一维纳米结构探针检测单细胞过程中荧光信号的逐层扫描和检测，实现了荧光成像和光谱成像。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种用于一维纳米结构探针的单细胞光电检测系统，包括：微操作系统、固定装置、电信号检测装置、超长物距显微系统、照明装置、第一光激发装置、第一成像探测装置、共聚焦扫描系统、第二光激发装置、第二成像探测装置、光谱探测装置和控制装置；

其中，

固定装置，用于固定一维纳米结构探针以及接收一维纳米结构探针上的电信号并传送给电信号检测装置；

微操作系统，与固定装置连接，通过操纵固定装置控制一维纳米结构探针的移动；

电信号检测装置，用于检测固定装置接收的一维纳米结构探针的电信号，并发送给控制装置；

超长物距显微系统，用于观察细胞和一维纳米结构探针及其移动或用于细胞和一维纳米结构探针的荧光信号的检测，并将荧光信号传送给光谱探测装置；