[发明专利]一种细胞内外光电一体化检测平台及其搭建方法和应用

说明书

本发明公开了一种细胞内外光电一体化检测平台，包括：细胞内荧光检测系统和细胞外光电检测系统；所述细胞内荧光检测系统包括光源部分、扫描系统、第一探测系统、第一信号收集检测系统；所述细胞外光电检测系统包括光源部分、第二探测系统、第二信号收集检测系统。本发明还提供了上述检测平台的搭建方法及其在体内和/或体外分别或同时收集细胞内荧光信号和/或细胞外光电流信号中的应用。本发明中构建的细胞内外光电一体化检测平台能够实现细胞内外信号的同时收集，适合检测物质的定量分析，同时仪器设备组装简单，性能优异。且通过更换滤光片可以广泛应用于其他波长的荧光探针，成本低，效益高。

技术领域

本发明属于光谱成像及生物传感技术领域，涉及一种细胞内外光电一体化检测平台及其搭建方法和应用。

背景技术

大脑是中枢神经系统中最高级的部分，许多疾病与脑环境中相关物质浓度失衡有着密切联系，开展不同脑区疾病相关物质的研究具有重要意义。传统的电生理技术用于脑成像分析时往往具有空间分辨率不足的局限性且很难区分不同物质的化学信号。荧光成像技术经过多年的发展为检测不同化学物质的信号变化提供了有力的支持。但是在传统的荧光仪器中，很难进行细胞内与细胞外多种物质的同时检测，因此，迫切需要开发一种可用于活体脑区细胞内荧光信号和细胞外光电流信号同时收集的设备。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种细胞内外光电一体化检测平台的搭建方法及应用，所述细胞内外光电一体化检测平台可实现在体内和/或体外分别或者同时收集细胞内荧光信号和/或细胞外光电流信号。

本发明提供了一种细胞内外光电一体化检测平台，如附图1所示。

所述细胞内外光电一体化检测平台包括以下组成部分：

1、细胞内荧光检测系统；

光源部分：光源部分为光纤激光器。其激发中心波长为488nm±0.5nm；输出功率的设置范围为0-500mW；线宽小于0.1nm；输出接口为SMA905或FC/PC；工作电压为220V。

扫描系统：扫描系统核心基于激光共聚焦单元，包括第一滤波片、第二滤波片、第一反射镜、第二反射镜、扫描器和物镜等。当激发光从光纤激光器产生后，依次经过第一滤波片、第一反射镜、第二滤波片、第二反射镜进入扫描器，然后经过物镜进行聚焦；其中，第一滤波片为带通滤波片，可让488nm的光透过；第二滤波片为陷波滤波片，用于过滤488nm入射光；所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜均为全反射镜，所述扫描器为激光共聚焦扫描单元，所述物镜放大倍数为10×，数值孔径NA为0.25。如附图2所示。

第一探测系统：所述第一探测系统主要是基于多模光纤的信号传输和收集。光纤末端进行拉锥形成带有锥形头部的光纤，入射光经过物镜聚焦后的进入光纤，激发光从光纤拉锥端发射，激发探针产生荧光信号，然后通过同一根光纤进行收集。光纤为多模光纤，纤芯直径为200微米，包层厚度为12.5微米。数值孔径(NA)为0.22，传输范围400-1100nm。光纤末端锥长为500微米，光纤尖端直径为500nm。如附图4所示。

第一信号收集系统，信号收集系统与扫描系统部分重叠，包括物镜、扫描器、第二反射镜、第二滤波片、第三滤波片、第四滤波片、第三反射镜、荧光检测仪；当光纤收集的荧光信号返回扫描器后，经过第二反射镜、第二滤波片、第三滤波片、第四滤波片、第三反射镜返回到荧光光谱仪，荧光检测仪读出相应波长的荧光信号。其扫描器为激光共聚焦扫描单元。物镜放大倍数为10×，数值孔径NA为0.25。第二反射镜为全反射镜；第二滤波片为陷波滤波片，过滤488nm入射光；第三滤波片和第四滤波片均为带通滤波片，第三反射镜为全反射镜，用于分离荧光信号并导入荧光检测仪。如附图3所示。所述第三滤波片(6)用于分离出700nm的荧光信号，所述第四滤波片(7)用于分离出600nm的荧光信号，所述第三反射镜(8)用于反射515nm的荧光信号。

2、细胞外光电检测系统：