[发明专利]一种生物分子自参考检测方法及装置

说明书

本发明涉及一种生物分子自参考检测方法及装置，该方法采用具有不同光程差的两路干涉路径同步进行分子检测和环境干扰测量，通过同一个光谱仪同时记录两路干涉信号，并根据光程差的不同将两路干涉信号从叠加的干涉光谱中分离开来；分子检测及环境干扰测量的干涉信号相位变化分别被两路干涉信号记录，进而通过相位求解及差分运算的方式消除环境干扰；两个干涉路径通过采用两个不同厚度或不同折射率的传感芯片实现。该方法及装置有利于消除环境干扰，提高检测的鲁棒性和检测精度。

技术领域

本发明属于生物分子检测技术领域，具体涉及一种生物分子自参考检测方法及装置。

背景技术

生物分子检测作为一种基本研究工具，在疾病诊断、环境监测及药物筛选等领域应用广泛。非标记生物分子检测方法如表面等离子共振技术（SPR）、光波导、光纤传感等由于无需标记、实时等优势在分子检测特别是分子亲和力及动力学研究中具有重要意义。然而上述方法需要昂贵且定制的传感基底，如SPR的检测基底需要镀制金膜且膜层厚度需要nm级的精确控制。鉴于高精度相位测量能力，频域低相干干涉方法已被应用到生物分子检测中。该方法基于干涉原理，通过测量目标分子与传感表面探针分子结合引起的厚度和折射率变化，实现非标记分子检测。这种方法可以在普通玻璃上完成生物分子检测，因此造价低廉且系统简单。然而，样品中杂质分子的非特异性结合以及样品背底等都会干扰目标分子的检测，这都会降低分子检测的灵敏度和鲁棒性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物分子自参考检测方法及装置，该方法及装置有利于消除环境干扰，提高检测的鲁棒性和检测精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自参考生物分子检测方法，采用具有不同光程差的两路干涉路径同步进行分子检测和环境干扰测量，通过同一个光谱仪同时记录两路干涉信号，并根据光程差的不同将两路干涉信号从叠加的干涉光谱中分离开来；分子检测及环境干扰测量的干涉信号相位变化分别被两路干涉信号记录，进而通过相位求解及差分运算的方式消除环境干扰。

进一步地，环境干扰为样品中杂质分子的非特异性结合。

进一步地，两路干涉信号根据光程差的不同进行分解；两路干涉路径由一个单模光纤耦合器和两个具有不同厚度或不同折射率的传感芯片构成；两路干涉路径的光程差等于两路传感芯片的光学厚度，等价于传感芯片的厚度和折射率的乘积。

本发明还提供了一种用于实现上述方法的自参考生物分子检测装置，包括生物分子传感器、注射泵、三通阀、物镜、准直器、光纤转换件、2×2单模光纤耦合器、光源、光谱仪和计算机，所述生物分子传感器包括分设于左、右两侧的样品腔和参考腔，注射泵经三通阀同时连接生物分子传感器的样品腔和参考腔，所述样品腔和参考腔上分别依次设置物镜、准直器、光纤转换件，且两个光纤转换件分别经光纤连接单模光纤耦合器，所述单模光纤耦合器还与光源和光谱仪连接，以同时采集两路干涉信号。

进一步地，所述生物分子传感器由流体芯片和两个传感芯片构成，所述流体芯片上左、右两侧分别设有反应腔凹槽及与反应腔连接的弧形流道凹槽，所述两个传感芯片为两个不同厚度的玻璃片，所述两个不同厚度的传感芯片分别贴覆于左、右反应腔上，构成左、右两侧的样品腔和参考腔。

进一步地，所述传感芯片的厚度在0.04-2mm之间，折射率在1.34-2.3之间。

进一步地，样品腔的传感芯片为旭硝子玻璃片，参考腔的传感芯片为钠钙玻璃片，且样品腔的传感芯片采用探针分子进行表面修饰，而参考腔的传感芯片不进行处理，以使样品腔具有特异性捕获待测分子的能力。

进一步地，所述弧形流道凹槽中嵌套有中间连接管，用于传输溶液，以及将反应腔与外界隔离，防止溶液外溢；所述中间连接管经输液软管连接三通阀，进而连接注射泵，以将注射泵中溶液依次通过输液软管、中间连接管、流道，注入样品腔和参考腔。