[发明专利]一种单细胞给药与SPR检测实验装置

说明书

本发明公开了一种单细胞给药与SPR检测实验装置，包括超连续谱光源、单模光纤I、重火石玻璃SPR基片、强光阱力光纤光镊I、多模光纤I和光谱仪；超连续谱光源发出的光注入单模光纤I，单模光纤I的出射光经加装于单模光纤I尾端的尾纤准直镜准直后入射至重火石玻璃SPR基片表面，在重火石玻璃SPR基片表面全反射发生SPR效应产生SPR反射光斑，多模光纤I收集反射后的SPR信号光后送入光谱仪；强光阱力光纤光镊I控制单细胞置于SPR反射光斑上，用于单细胞SPR检测。本发明可以实时、无损伤的测量与分析单细胞的折射率变化，从而进行细胞的生存与病变状态研究，在精准医疗科研实验领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于精准医疗科研实验器材领域，具体涉及一种单细胞给药与SPR检测实验装置。

背景技术

光镊是一个由光学梯度力形成的光学势阱，如同一把无形的镊子可以捕获微小的粒子。它是激光发明以来，继激光刀（激光微束）之后在生命科学中得到重要应用的又一新的物理手段。细胞是生命结构和功能的基本单位，光镊用于微米范围内操纵微粒的特点正好符合细胞、亚细胞层次的研究。在20世纪末各种新技术争奇斗艳的角逐中，光镊以它能动态地研究活细胞的独特的功能，显示出耀人眼目的灿烂光芒。与基于显微镜的常规光镊系统相比，基于单光纤的微探头式光镊系统结构简单、紧凑，捕陷范围大，操纵灵活，便于调整，可以适应更多的生物细胞和生物分子的光微操作需求，扩大了激光微操纵技术在生命科学中的应用范围，具有广泛的应用前景。

随着人类基因组计划的完成，个人基因组、肿瘤基因组、环境基因组学、基因测序技术的发展，以及生物及医学向着数据密集型科学的逐步转化，“精准医疗”作为生物和医学领域的一个全新概念应运而生，为临床病症更为准确、有效的诊断、治疗提供积极的指导作用。精准医疗的实施能够推动医学科技与大数据和信息科学的进一步交叉融合，从而使医疗模式从粗放型向精准型转变。因此，国内外各国政府和企业已经开始了“精准医疗”背景下的战略与科学研究部署。以恶性肿瘤为例，目前的诊断主要依赖影像学检查、病理学检查及肿瘤标志物等，随着精准医疗时代的到来，单细胞控制与检测技术应运而生，已成为肿瘤学界的研究热点，使人类对恶性肿瘤的检测达到单细胞水平。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种单细胞给药与SPR检测实验装置，对单细胞进行捕获、给药与SPR检测等精准医疗。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种单细胞给药与SPR检测实验装置，包括超连续谱光源1、单模光纤I2、重火石玻璃SPR基片4、强光阱力光纤光镊I6、多模光纤I7和光谱仪8；所述单模光纤I、重火石玻璃SPR基片、多模光纤I组成单细胞SPR折射率检测部分，超连续谱光源1发出的光注入单模光纤I2，单模光纤I2的出射光经加装于单模光纤I尾端的尾纤准直镜2-1准直后入射至重火石玻璃SPR基片表面，在重火石玻璃SPR基片表面全反射发生SPR效应产生SPR反射光斑，多模光纤I收集反射后的SPR信号光后送入光谱仪；强光阱力光纤光镊I控制单细胞置于SPR反射光斑上，用于单细胞SPR检测；

所述强光阱力光纤光镊I6包括单模光纤II6-1、多模光纤II6-2和设置于多模光纤II端面的圆锥台结构（6-3），单模光纤II6-1给多模光纤II6-2斜入射注光，多模光纤II中光线以斜光线的形式螺旋向前传输，并在多模光纤II纤芯端面构成环形光场，多模光纤II纤芯中的环形光场在光纤端面圆锥台结构全反射汇聚，汇聚焦点区域6-4产生强光阱力。

进一步，所述强光阱力光纤光镊I通过以下方法获得：截取一段长为2m、外包层直径为125μm，纤芯直径105μm的阶跃折射率多模光纤，在其两端利用米勒钳去除涂覆层2cm，用无纺布蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整，利用光纤端面研磨技术将多模光纤一端研磨成37.5°倾角的圆锥台，研磨深度为34.5μm；将980nm激光器激光注入单模光纤，单模光纤斜入射至多模光纤注光，斜入射的方法消除纤芯中的子午光线，构造完全由斜光线构成的环形光场，多模光纤中传输的斜光线组成的环形光场在研磨圆锥台结构反射汇聚后，产生光强梯度场，构造成强光阱力光纤光镊，可以捕获单细胞，亦可捕获飞升级微液滴。