[发明专利]基于光镊与表面增强荧光技术相结合的检测体系

说明书

本发明涉及种基于光镊与表面增强荧光技术相结合的检测体系，利用SiO₂@Ag复合微球和Ag膜，同时采用SiO₂@Ag复合微球和Ag纳米薄膜增强荧光分子信号，将SiO₂@Ag复合微球作为手柄，在上面负载金属纳米颗粒，用光镊系统操控SiO₂@Ag复合微球，捕获激光为975nm的远红外激光，荧光部分使用532nm的激发光，主动寻找待测荧光分子，进行特定位置的扫描分析和实时监测。本发明还涉及基于光镊与表面增强荧光技术相结合的检测体系的构建方法。用光镊荧光检测系统进行检测，可以检测特定位置的荧光信号。与现有的技术相比，此发明构建较为简单，可以实时检测特定位置的弱荧光物质的荧光增强信号。

技术领域

本发明基于光镊与表面增强荧光技术相结合的检测体系，涉及荧光检测技术，基于光镊技术与表面增强荧光技术相结合的方法，用于表面增强荧光中精准增强特定位置的荧光分子的信号并实现实时分析，提高荧光检测的灵敏度。

背景技术

荧光检测作为一种重要的现代光谱技术，具有灵敏度高、方法多样等优点，被广泛应用于医学诊断和生物技术领域。但是，对于痕量分析或弱荧光分子体系，荧光检测技术的灵敏度比较低，限制了其应用范围，所以，提高荧光检测的灵敏度是荧光技术当前研究的热点。

早在上世纪70年代，K.H.Drexhage发现金属表面增强荧光现象并进行了详细的解释。利用金属纳米结构对电磁场增强效应进行分子荧光的改性研究是近年来国际研究热点之一。目前，众多的研究者已经在金属纳米薄膜、金属纳米颗粒等纳米结构表面实现了荧光增强。依据的基本原理：对金属纳米薄膜，一束激光照射在光滑的金属薄膜表面，金属的自由电子与入射光场相互耦合共振，形成的一种沿表面传输的电磁波，我们称之为表面等离极化激元。这种耦合模式具有两个最明显的特征，即表面局域和近场增强。表面局域是指表面等离极化激元被束缚于金属的表面，以表面等离子体波的形式存在。近场增强是指这种耦合的电磁场强度在金属表面附近会大于原先用来激发产生表面等离极化激元的入射光场强度，当荧光分子处于这种金属表面附近时，荧光信号明显增强；对金属纳米颗粒，由于金属纳米颗粒的尺度很小，入射光作用到金属纳米颗粒上时整个纳米颗粒都将处于光场的作用中。因此在入射光的电场作用下，纳米颗粒内部的电子云将会与原子核发生偏离，由于两者之间具有库仓力，因此电子云将会在外界光场作用下围绕原子核不停的来回振荡，这种振荡就是局域表面等离子体振荡。特别的，当入射光的频率与电子云振荡的频率相同时，将会发生局域表面等离子共振，产生局域表面等离激元。共振发生时，金属纳米颗粒将会大量吸收入射光场的能量并将其限域在其表面附近，从而产生很强的局域场，所以，当荧光分子处于金属纳米颗粒附近时，荧光信号增强。

间隙（gap）结构是近年来应用的很广泛的复合金属结构之一，主要是指金属纳米结构之间存在纳米级的距离, 而这种距离一般用金属氧化物，Si02，PMMA，或者聚电解质等等作为隔离层来实现。在间隙结构中，以金属纳米颗粒和金属薄膜为例，金属纳米颗粒表面产生的局域表面等离极化激元与金属薄膜表面产生的表面等离极化激元发生强烈地耦合效应，使得处于间隙结构里地荧光分子的荧光信号被极大地增强。