[发明专利]一种基于微流控芯片的多功能光镊系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于微流控芯片的多功能光镊系统及方法，该系统包括：微流控芯片微粒进样系统、计数系统、信号检测系统和光镊分选系统；微流控芯片微粒进样系统，用于通过流体动力学聚焦使微粒沿一定路径逐一经过微流控芯片；微粒通过检测计数区时，信号检测系统通过微弱光信号检测技术，实现微粒的发光信号和前向散射光信号的多参数同时表征，实现微粒的检测，并通过计数系统对微粒数量进行统计；微粒通过捕获分选区时，根据微粒的检测结果，通过光镊分选系统对特定种类的微粒进行偏转，实现微粒的分选功能。本发明装置结构紧凑，易实现小型化，本方法具有灵敏度高、分析速度快、高通量、选择性好、样品用量少、抗干扰能力强等优点。

技术领域

本发明涉及微流控芯片实验室、光镊微操纵技术、纳米光子学以及生物医学检测等交叉技术领域，尤其涉及一种基于微流控芯片的多功能光镊系统及方法。

背景技术

常用的细胞分选方法有细胞筛分选法、离心分选法、激光诱导荧光分选法和磁分选法。商品化的流式细胞术通常采用激光诱导荧光检测，结合介电泳力分选的方法，而基于微流控芯片的流式细胞术能够将传统的细胞分选方法推广到微流控技术层面实现，利用外力的作用实现分选，如介电泳分选、磁力吸附、光力分选和声力分选，从而充分体现微流控芯片尺寸小、效率高、集成度高、分析速度快、价格低廉等特点。

光镊的概念最早由美国科学家Ashkin于1970年提出，由一束高度会聚的高斯激光在焦点处产生足够强的光阱梯度力，对微米乃至纳米尺寸的粒子进行捕获和操纵。光镊技术采用非接触式遥控工作模式、无需加工微操控部件，且不会对被操控细胞产生机械损伤，因而成为在微流控芯片中对单细胞或其他粒子进行光学操控的最常用手段。

上转换发光纳米材料能吸收两个或多个低能光子而辐射一个高能光子，通常是将近红外光转换为可见光。其作为生物标记探针具有诸多优点，例如：低毒性、高化学稳定性、优异的光稳定性、窄带发射、长的发光寿命和高信噪比等；此外，近红外激光作为其激发光源带来了许多优势，例如：较深的光穿透深度，对生物组织几乎无损伤、无背景荧光等。

基于微球的悬浮芯片技术是指将抗体或其他生物分子固载在微球载体上制成捕获微球，然后处在悬浮状态的捕获微球特异性识别检测体系中不同的待检物质，最后与报告抗体或生物分子发生杂交或免疫反应，形成夹心结构。通过检测单个微球上的报告分子的信号如荧光、放射性、化学发光等来定量检测目标物的浓度。通过微球的尺寸编码、荧光编码等能够实现多种分析物的同时检测，该技术非常适用于微量样品的检测。

基于微流控芯片和上转换纳米标记技术，构建光镊分选体系在生物分析等领域有非常好的应用潜力，能够对复杂样品(如全血清、全血浆)中的多种生物分子如核酸、蛋白质等或者病毒粒子等待测物进行高灵敏检测，以及对肿瘤患者血样中循环肿瘤细胞(CTCs)进行检测、分选和分型，为癌症的早期诊断、疗效评估和癌症转移机制研究提供一种新的分析技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于微流控芯片的多功能光镊系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于微流控芯片的多功能光镊系统，该系统包括：微流控芯片微粒进样系统、计数系统、信号检测系统和光镊分选系统；其中：

微流控芯片微粒进样系统，用于通过流体动力学聚焦使微粒沿一定路径逐一经过微流控芯片，微流控芯片上预设有检测计数区和捕获分选区；

微粒通过检测计数区时，信号检测系统通过微弱光信号检测技术，实现微粒的发光信号和前向散射光信号的多参数同时表征，实现微粒的检测，并通过计数系统对微粒数量进行统计；

微粒通过捕获分选区时，根据微粒的检测结果，通过光镊分选系统对特定种类的微粒进行偏转，实现微粒的分选功能。