[发明专利]一种基于回音壁模式光学微腔的外泌体检测方法

说明书

一种基于回音壁模式通过检测细胞分泌物来进行对细胞内物质检测的方法，属于激光技术与生物医学领域的交叉领域。方法包括以下几点：(1)回音壁微腔的选取；(2)微腔的表面处理选择；(3)微腔与待测细胞分泌物外泌体的识别探测方法。本发明检测灵敏度高，能够在细胞外实现高效识别检测。回音壁模式使荧光在腔内形成谐振，产生激光，实现了延长跟踪检测时间并根据增强的检测信号实现跟踪识别的功能。

技术领域

本发明是一种利用回音壁模式的微腔对细胞分泌物外泌体进行检测，主要涉及的技术包括细胞激光器原理和外泌体与微腔的检测识别方法，属于激光技术与生物医学光子学领域。

背景技术

回音壁模式光学微腔(微球腔，微环腔，微盘腔等)，具有极小的模式体积，超高Q值、超高的能量密度和极窄的线宽等优越特性，因此成为最有发展潜力的光学器件之一。微腔作为一种特殊的光学谐振腔，当激光耦合进微腔内部时，且在满足全反射和相位匹配的条件下，光信号在微腔内通过边界连续全反射，将光子长时间的局域在微腔内形成回音壁模式的介质谐振腔，在外界激励下当增益大于损耗时，就会输出新的波段激光信号。

光学微腔因其微小，灵敏等优点广泛应用于生物传感和检测。检测原理是光耦合进微腔中满足谐振条件，在微腔表面发生全反射形成约200nm的倏逝波，当微腔与待测物结合时，微腔内部的光运动轨道长度会增加且周围折射率也会发生变化，不同物质导致折射率发生的变化不同，此时即可通过波谱的位移来确定待测物的存在。

外泌体属于细胞分泌物，由脂质双层包围的细胞外囊泡，尺寸为 20-170nm，包含蛋白质和核酸。且除了自身携带标记蛋白和反映细胞来源的组织或细胞类型特异性蛋白外，还含有各种mRNA、microRNA 及siRNAs等。它们由所有细胞分泌并广泛的存在于体液中，其中包括血液、泪液、唾液、尿液、乳汁、脑脊液和腹液等。因此关于对外泌体的检测发现，有助于对人类生命体的探索发现。

当光束在微腔内壁发生全反射行走一圈的光程是波长的整数倍时候，会发生共振现象，将谐振光子长时间的限制在微米尺度，也就使得谐振模式范围内的物质与光子多次发生相互作用。2016年，Frank Vollmer小组基于回音壁模式的微球腔与金纳米棒的等离激元谐振耦合，通过回音壁谐振频率用移动成功在水溶液中检测到单个原子离子。

本发明是基于此背景产生的。

发明内容

本发明是一种基于回音壁模式通过检测细胞分泌物外泌体来进行细胞探索的方法属于激光技术与生物医学领域的交叉领域。方法包括以下几点：(1)回音壁微腔的选取；(2)微腔的表面修饰选择；(3) 微腔与待测细胞外泌体的识别探测方法。本发明可通过纳米级的激发波长位移变化实现高灵敏度检测，能够在细胞外进行识别检测。回音壁模式使荧光在腔内形成谐振，产生激光，延长了跟踪检测时间并根据增强的检测信号实现跟踪识别的功能。

具体包括以下步骤：

步骤1：该实验所使用的微腔可以为微球腔、微环腔、微盘腔、等固态微腔，微腔的制作材料可以是传播损耗较小的硅类化合物、无定型玻璃材料和聚合物材料等，通过高温熔融和溶胶凝胶法制备微腔。在微腔内可以选择掺杂染料、量子点、荧光蛋白等其中的一种荧光物质。用符合相应条件波长的激光耦合进微腔内形成谐振，达到阈值条件时激发出激光。

步骤2：将荧光微腔表面进行功能化处理，购买羧基修饰或氨基修饰的荧光微腔，然后与氨基或者羧基修饰的适体或者特异性抗体蛋白经过氨基和羧基的共价偶联的结合，从而使荧光微腔可以特异性识别待检测的不同细胞的外泌体。