[发明专利]检测自由液体中DNA错配的光学生物传感器及方法

说明书

本发明检测自由液体中DNA错配的光学生物传感器及方法，属于光学生物传感器技术领域；所要解决的技术问题是提供了检测自由液体中DNA错配的光学生物传感器及其方法；该方法的主要步骤为：在微流控芯片上设置一对相互平行的微流通道，分别为待测通道和参考通道，每个微流通道头部上方的盖板上设有两个注液口，发光装置从微流通道的开端对微流通道进行照射，光线穿过微流通道经过可调狭缝装置形成干涉条纹并通过光电转化单元进行接收，光电转化单元对干涉条纹进行光电转化后输入到信息处理单元，信息处理单元经过快速傅里叶变化法计算得到干涉条纹的相位；本发明可广泛应用于光学生物传感器领域。

技术领域

本发明检测自由液体中DNA错配的光学生物传感器及方法，属于光学生物传感器技术领域。

背景技术

DNA序列中碱基错配以及基因位点的突变可能引发严重的生物学后果，这些小的改变可能是癌症的根源，或是一些疾病对于常规抗生素治疗不产生反应的原因，故实现对碱基错配DNA的精确、快速检测将极大促进疾病诊断、个体化治疗、基础生化研究等的发展。通过DNA杂化检测来分析和筛选DNA简单易行，是目前进行DNA筛查与基因探测的主要手段之一。其中无标记光学DNA传感系统，可直接测量生物分子相互作用，无需待测分析物具有荧光、特征吸收或散射带等特殊性质，能实现生物分子相互作用的实时反应动力学检测和定量分析，得到了国内外研究者的青睐。

目前针对DNA杂化实时检测与DNA突变与碱基错配的光学无标记光学检测DNA杂化方面也取得了极大进展，最近在表面等离子共振探测、基于光学微腔的无标记光学生物传感、利用无标记的Mach-Zehnder干涉仪分析DNA杂化反应动力学、基于光纤表面修饰的无标记DNA生物传感等各种传感检测方面有极大的发展。这些对DNA杂化进行探测的原理基本上都是采取目标检测物与波导表面倏逝波发生相互作用，使得光波在波导中的传播模式发生变化，通过检测这些物理量的变化来分析DNA杂化反应。倏逝波探测具有特异性强、灵敏度高、检测速度快、示踪物稳定、检测费用低廉等优点，但通常倏逝场渗入深度只有数十纳米，所以只能探测到位于倏逝场范围内的模式变化，对于离传感区表面较远的地方发生的生物反应没有响应，而且容易受波导表面污染（比如，杂质通过物理，化学或者生物等吸附方式吸附在波导表面）的影响。

发明内容

本发明检测自由液体中DNA错配的光学生物传感器及其方法，克服了现有技术存在的不足，提供了一种利用热光效应，通过测量干涉相位进行短链DNA错配检测的光学生物传感器及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：检测自由液体中DNA错配的光学生物传感器，包括发光装置、微流控芯片、可调狭缝装置、光电转化单元和信号处理单元，可调狭缝装置设置在微流控芯片和光电转化单元中间，光电转化单元与信号处理单元电相连；

发光装置用于向微流控芯片中的DNA样品发射单色光或白光；

微流控芯片包含一个或多个微流通道对，所述微流通道对用于作为杨氏干涉的干涉臂，每个微流通道对包括一对相互平行的微流通道，每一对微流通道中的一个微流通道作为待测通道，另一个微流通道作为参考通道；

可调狭缝装置用于使穿过DNA样品溶液的单色光或白光形成干涉条纹；

光电转化单元用于接收所述干涉条纹并进行光电转化后发送给所述信号处理单元；

信号处理单元用于根据光电转化单元的探测信号，得到微流控芯片两个微流通道内分别放入完全匹配DNA链和含有不同错配碱基数目的不完全匹配DNA链，经过杂化反应后的干涉条纹相位，并根据相位信号变化确定待测DNA的错配碱基个数。

进一步，所述微流控芯片包括底板和盖板，盖板与底板同形，所述微流通道设置在底板上，所述微流通道包括U型通道和直通道，U型通道底端的中心与直通道的开端相连，盖板上设置有入液口和出液口，入液口设置在U型通道的左右两个尖端的正上方，出液口设置在直通道的末端的正上方。

进一步，所述发光装置为单色激光器或白光LED灯。