研究目的
开发一种基于量子点编码微珠阵列的光谱-光镊辅助荧光多重检测系统,用于生物分子的多重检测,实现对真实样本中目标物的高灵敏度、高特异性定性与定量分析。
研究成果
光谱-光镊辅助荧光多重检测系统成功实现了对生物分子的高灵敏度(检测限低至0.23 pM)和特异性的多重、定性与定量检测,适用于人血清等实际样本。该系统在稳定性、不同尺寸微珠的通用性及成本效益方面具有优势,但存在速度限制。经过改进后,其在医学诊断领域具有应用前景。
研究不足
由于微珠的顺序捕获,该方法检测速度相对较慢。未来的工作可以聚焦于通过多束激光同时捕获多个微珠来提高效率。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用自制光谱光学镊子系统捕获并激发量子点编码微珠以实现荧光多重检测。光学镊子提供非接触式捕获和稳定的激发条件。
2:样本选择与数据来源:
聚苯乙烯微珠(直径10μm和5μm)编码有CdSe/ZnS量子点(525、565、585、625nm),并偶联特定生物探针(如抗IgG抗体)。样本包括含不同浓度目标生物分子的PBS溶液及人血清。
3:625nm),并偶联特定生物探针(如抗IgG抗体)。样本包括含不同浓度目标生物分子的PBS溶液及人血清。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包含405nm单模激光器、Olympus 100×油镜(NA=1.30)、二向色镜(Thorlabs DMLP500)、分束器、透镜组(L1-L5)、照明LED、矩阵CCD(ZWO ASI178MC)、自制光谱仪、三维平移台。材料包括聚苯乙烯微珠、量子点、IgG抗体、抗IgG抗体、PEI、PSS、戊二醛、人血清,以及来自Nano-Micro研究中心、武汉嘉源量子点技术开发公司、Bioss生物技术公司、Solarbio生命科学、阿拉丁工业公司等供应商的各类化学试剂。
4:30)、二向色镜(Thorlabs DMLP500)、分束器、透镜组(L1-L5)、照明LED、矩阵CCD(ZWO ASI178MC)、自制光谱仪、三维平移台。材料包括聚苯乙烯微珠、量子点、IgG抗体、抗IgG抗体、PEI、PSS、戊二醛、人血清,以及来自Nano-Micro研究中心、武汉嘉源量子点技术开发公司、Bioss生物技术公司、Solarbio生命科学、阿拉丁工业公司等供应商的各类化学试剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过自修复法制备量子点编码微珠并进行表面生物探针修饰,用于免疫检测(一步免疫吸附或夹心法)。光学系统在激光焦点处捕获微珠,用405nm激光激发量子点,通过光谱仪和CCD收集荧光发射信号,并扫描样品载玻片分析多个微珠。
5:数据分析方法:
分析荧光光谱以识别解码峰(定性检测)和标记峰(定量检测),测量强度并拟合标准曲线进行浓度响应分析,基于空白信号和标准差计算检测限。
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objective lens
100×, NA=1.30
Olympus
Focuses the laser beam to create the optical trap and collects fluorescence emissions.
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dichroic mirror
DMLP500
Thorlabs
Reflects the laser beam towards the objective and allows transmission of fluorescence emissions.
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single mode laser
405 nm
Used as trapping and decoding light source to form optical trap and stimulate QDs.
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matrix CCD
ASI178MC
ZWO
Monitors the trapping process and captures fluorescence micrographs.
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spectrometer
self-made
Collects and analyzes fluorescence emission spectra for decoding and quantification.
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three-dimensional translation table
Moves the sample slide to scan and trap multiple microbeads.
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polystyrene microbeads
diameter = 10 μm and 5 μm, pore diameter ≈ 100 nm
Nano-Micro Research Center, Peking University
Used as carriers for QDs encoding and bioprobe conjugation in bead-array bioassays.
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CdSe/ZnS quantum dots
525 nm, 565 nm, 585 nm, 625 nm
Wuhan Jiayuan Quantum Dot Technological Development Corporation
Used for encoding microbeads and labeling biomolecules in fluorescence detection.
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