微流控芯片熒光檢測系統
自微流控芯片問世以來,檢測器研究一直是人們關注的熱點,微流控芯片中各種生物和化學過程通常是在微米量級的通道幾何結構內完成的,因此,要求其檢測器具有靈敏度高、響應速度快、微型化等特點。
熒光檢測(Fluorescence detectionFD)技術因具有準確度好、靈敏度高等特點,是目前微流控系統最常用的檢測技術之一。微流控芯片的主要研究對象,如蛋白質、脫氧核糖核酸及氨基酸等自身帶有熒光基團、或者衍生化后可產生熒光均可采用熒光檢測技術檢出限達10-14 mol·L-1甚至可檢測到單個DNA分子,液芯波導管的引入使檢測系統的性能大有改善。
1. 熒光檢測系統概述
許多化合物如有機胺、維生素、激素、酶等被入射光(即激發光)照射吸收一定波長的光后,分子中的某些電子從基態向較高能級躍遷,電子之間發生碰撞消耗部分能量而無輻射地降到第一電子激發態的最低振動能級再回到基態的不同振動能級。同時發射出比吸收光波長更長的熒光。熒光強度與入射光強度、量子效率、樣品濃度成正比。
要實現高靈敏度的熒光檢測,關鍵在于降低背景光,特別是激發光背景的影響,因此檢測系統的光路結構設計十分重要。目前報道的有正交型、非共焦型、共聚焦型、平行型等。
常用的光學元件包括光源、透鏡、濾光片、分色鏡、光纖、物鏡、光電轉換元件等。
2. 激光誘導熒光(LIF)檢測系統
激光具有能量高、方向性好、易聚焦等特點,特別適合作為微流控芯片中熒光檢測器的光源,以提高檢測的靈敏度。激光誘導熒光(Laser induced fluorescence, LIF)檢測是目前最靈敏的檢測方法之一,其檢出限一般為10-12 ~ 10-9 mol·L-1最低可達10-14 mol·L-1。采用一些改進技術(如光子記數、雙光子激發等)對于某些熒光效率高的物質甚至可達單分子檢測,LIF檢測法還具有良好的選擇性和較寬的線性范圍。
熒光檢測技術為微流控芯片分析研究提供了更為靈敏的檢測手段,多通道微陣列芯片上熒光檢測系統將滿足藥物篩選和基因測序等領域高通量的需求。超高亮度LED的面世以及使用脈沖電源供電方式增加LED激發光強、聯合液芯波導技術的應用,以及與其他檢測技術聯用等措施能夠進一步提高靈敏,度降低檢出限,擴大應用范圍。
微流控分析技術自20世紀末興起后取得了迅速的發展,但目前商品化的熒光檢測器在不同程度上存在著價格昂貴、維護費用高、兼容性差等局限性,因此,研制成本低廉、集成度高、適合于商品化的微流控芯片熒光分析儀,成為當前分析儀器發展的重要目標之一。
標簽:   微流控 熒光檢測 基因測序