[发明专利]一种用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置及方法

权利要求书

1.一种用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述装置包括光热系统、用于寻找和选择单个金纳米颗粒的暗场显微镜、放置在暗场显微镜样品台上的微流控芯片样品以及用于检测光信号的雪崩二极管，所述光热系统发射加热光和检测光并聚焦在微流控芯片样品上，从微流控芯片样品中反射出来的检测光原路返回至雪崩二极管中，所述加热光和检测光到达微流控芯片样品处时共焦点。

2.根据权利要求1所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述的光热系统包括检测光发射单元以及加热光发射单元，所述检测光发射单元发射出的检测光和加热光发射单元发射出的加热光在二向色镜处重合，聚焦在微流控芯片样品上。

3.根据权利要求2所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述的加热光发射单元包括依次设置的绿色激光器、斩波器、一号偏振片、一号1/2波片以及一号扩束器，一号扩束器得到的加热光射在二向色镜上，并通过二向色镜的反射聚焦在微流控芯片样品上。

4.根据权利要求3所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述的加热光为圆偏振光，加热光的频率为400～1000HZ，加热光的功率为0～50mW。

5.根据权利要求3所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述的检测光发射单元包括依次设置在的红色激光器、二号偏振片、二号1/2波片、二号扩束器及分光棱镜，所述分光棱镜中射出检测光透过二向色镜，并和加热光重合，然后聚焦在微流控芯片样品上，检测光聚焦到微流控芯片样品后原路返回，并透过二向色镜到达分光棱镜，然后射入雪崩二极管中，获得光热信号。

6.根据权利要求5所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述的检测光为线偏振光。

7.根据权利要求1所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述的微流控芯片样品包括底层的石英载玻片、中间的PDMS层以及覆盖在PDMS层上方的盖玻片，待检测金纳米颗粒覆载在盖玻片上，所述石英载玻片和PDMS层通过等离子键合，所述盖玻片与PDMS层通过吸附力结合。

8.根据权利要求7所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的装置，其特征在于，所述的PDMS层通过铸造模具然后浇筑而成，所述PDMS层的中央设置直径为8mm的贮液腔体，在贮液腔体的两侧分别设置直径为1mm的进液孔和出液孔，所述进液孔通过宽度为0.4mm、深度为0.1mm的进液流道槽与贮液腔体连通，所述出液孔通过宽度为0.2mm、深度为0.1mm的出液流道槽与贮液腔体连通，所述盖玻片覆盖住贮液腔体并露出进液孔和出液孔。

9.一种采用如权利要求1～8任一所述检测装置进行的检测单个金纳米颗粒表面生物分子的方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：

(1)将裸露的金纳米颗粒覆载在盖玻片的底部下表面，然后将盖玻片覆盖在PDMS层上且裸露的金纳米颗粒位于贮液腔体内，得到微流控芯片样品，并将微流控芯片样品放置在暗场显微镜的样品台上；

(2)选定合适的单个裸露的金纳米颗粒，然后光热系统向微流控芯片样品发射加热光和检测光，并通过雪崩二极管检测该单个裸露的金纳米颗粒的光热信号；

(3)通过蠕动泵向PDMS层的进液孔中加入带有生物分子的溶液，然后光热系统向微流控芯片样品发射检测光和加热光，通过雪崩二极管实时监测生物分子修饰上金纳米颗粒表面过程中其光热信号的变化；

(4)通过蠕动泵向PDMS层进液孔中加入缓冲液，将未修饰上金纳米颗粒表面的多余的生物分子的溶液冲洗掉，再通过蠕动泵加入能够诱导生物分子构象发生变化的溶液，然后光热系统向微流控芯片样品发射检测光和加热光，通过雪崩二极管实时监测生物分子在金纳米颗粒表面构象变化过程中其光热信号的变化；

(5)分析步骤(2)、(3)和(4)中各光热信号的变化，得到生物分子的类型及构象变化的信息。

10.根据权利要求9所述的用于检测单个金纳米颗粒表面生物分子的方法，其特征在于，所述生物分子的溶液中含有手性生物分子或具有构象变化的生物分子。