[发明专利]一种二次谐波和双光子荧光同时原位测量装置

说明书

本发明提供了一种二次谐波和双光子荧光同时原位测量装置，包括激光器、样品池、光学元件、分束器和信号采集单元，光学元件包括带通滤光片和窄带滤光片，激光器与样品池相连，样品池与分束器相连，分束器分别与带通滤光片、窄带滤光片相连，信号采集单元分别与带通滤光片、窄带滤光片相连，样品池用于放置样品，由激光器输出的信号光，聚焦在样品上，经分束器分光后，分别进行二次谐波和双光子荧光的同时原位测量。本发明的有益效果是：本发明对分子在膜表面吸附与跨膜传输动力学行为探测，具有良好的灵敏性、精确性和时间分辨能力等优良性能，为从分子层次理解膜表面吸附传输的机理提供了一种简便、灵敏的方法。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种二次谐波和双光子荧光同时原位测量装置。

背景技术

细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，保证了细胞内环境的相对稳定，从而使各种生化反应能够有序运行。囊泡作为两亲性磷脂分子分散于水中自组装形成的一类具有封闭双层结构的分子有序组合体，在模拟生物膜、作为药物的载体以及为一些生物化学反应提供适宜的微环境等方面具有重要应用。磷脂膜上药物分子的动力学行为及其与磷脂分子的相互作用研究是脂质体药物开发和治疗应用研究的重要基础。

在目前针对药物或染料分子在脂质体表面的吸附与跨膜传输动力学行为的研究中，主要使用化学分离和吸收光谱、拉曼光谱、荧光光谱等技术途径，对脂质体内外以及膜上的药物分子进行测量分析，以及模拟计算的方法对分子与磷脂膜的作用进行理解。上述提及的方法有的虽然可以通过测试体相物质的浓度实现对分子在磷脂膜上的传输行为的间接探测，但由于其自身原理的局限性，它们主要集中于对药物或者染料分子在生物体中传输的分钟、小时或更长时间后产生的累积结果或者生物效应进行观测，不能直接对相关分子在生物膜上的内外位置和具体结构等进行细致探测。因此，此类研究的灵敏性、精确性和时间分辨能力等还值得进一步提高。

二次谐波技术由于其表界面选择性和灵敏性的特点，成为研究分子在表界面行为强有力的方法。二次谐波是通过界面薄层产生非线性信号的过程，因此可以检测到很弱的信号且有较高的信噪比。二次谐波光谱技术在中心对称的体相中时是电偶禁阻的，因为在体相中，每一个不同取向的分子周围一定会有一个相反取向的分子，具有相反取向的分子诱导产生的二阶极化具有相反相位，使产生的信号互相抵消，因此在体相中不会检测到SHG信号。而在界面上，分子由于受到不对称力的作用形成非中心对称的排列方式，激光作用在界面上将会产生极化作用，这就是二次谐波的界面选择性。利用二次谐波光谱技术可以得到很多有用的界面信息，如饱和吸附量、吸附自由能、带电粒子的表面电势等。

双光子荧光技术不具有表界面特性，探测到是界面和体相的全部信息，但由于此方法比单光子荧光灵敏，并且在某些情况下可以获得更多的信息，而线性光学无法探测到，因此双光子荧光技术被广泛应用于有机分子激发态的机理性研究。利用荧光活性分子的双光子荧光信号随分子化学环境变化发生显著变化的特性，可以对不同药物分子在界面的富集比率进行分析。

发明内容

本发明提供了一种二次谐波和双光子荧光同时原位测量装置，包括激光器、样品池、光学元件、分束器和信号采集单元，所述光学元件包括带通滤光片和窄带滤光片，所述激光器与所述样品池相连，所述样品池与所述分束器相连，所述分束器分别与所述带通滤光片、所述窄带滤光片相连，所述信号采集单元分别与所述带通滤光片、所述窄带滤光片相连，所述样品池用于放置样品，由所述激光器输出的信号光，聚焦在所述样品上，经分束器分光后，分别进行二次谐波和双光子荧光的同时原位测量。

作为本发明的进一步改进，所述信号采集单元包括单色仪、光电倍增管、稳压电源、前置放大器、单光子计数器，所述单色仪一端与所述光电倍增管相连，所述单色仪另一端与所述光学元件相连，所述前置放大器一端与所述单光子计数器相连，所述前置放大器另一端与所述光电倍增管相连，所述稳压电源与所述光电倍增管相连。