专利名称：应用sers纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用SERS纳米光纤探针检测细胞内部成分和环境的系统，可以用于细胞内部成分和环境的检测。
背景技术：
近年来，纳米技术在生化检测领域得到了广泛的应用，已经成为生化学科技快速发展重要推动力。其中，基于纳米金属粒子的表面增强拉曼散射(Surface EnhancedRaman Scattering, SERS)就是最为重要的技术之一,拉曼光谱可从疾病引起组织、细胞、体液的分子组成的变化，从分子振动光谱，在分子和细胞水平上来诊断疾病，已有研究证明胃癌、结肠癌、乳腺癌病人的癌细胞与正常细胞相比，其拉曼光谱的特征谱带会发生明显 变化。然而，对于分析细胞内的核酸，糖类，脂类等成分的变化以及细胞内细胞核、细胞质、线粒体、胶原，生物大分子的变化，对细胞和生命功能和机理的探究具有重要的作用。现有的SERS技术是无法对单个细胞进行高灵敏度和高空间分辨率的探测，更无法获得细胞体内环境参量、生物组织的生理变化的动态数据，同时也无法进行远程、原位检测，这就严重地制约了生化分析和生物医学研究的发展。因此，亟待开发出一种具有高灵敏度、高空间分辨率的SERS检测系统，以促进原始创新成果的发明创造，从而加速我国生物医学的发展。本发明基于纳米金属表面拉曼增强效应，制备具有纳米尺度的熔锥光纤探针，在探针表面进行纳米金属颗粒涂覆及表面修饰，实现一种高灵敏度、高空间分辨率的SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统系统。目前尚没有基于SERS纳米光纤探针的专业分析仪器，为了满足生物医学学科领域对SERS技术的高灵敏度、高空间分辨率检测的迫切需求。本发明采用单根光纤实现拉曼信号的激发以及SERS信号的接收，且不受传统光学系统衍射极限分辨率的限制，空间分辨率能得以保证。同时，系统稳定，可实现远程、实时监控。可应用于生物医学等多个领域研究和应用，具有重要的研究和实用价值。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种应用SERS纳米光纤探测细胞内部成分和环境的系统，具有高灵敏性、高空间分辨率，可实现运程、实时监控，系统稳定。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案
一种应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统。它包括空心光纤、多维移动平台、光纤探针、显微镜、激光光源、拉曼光谱仪以及计算机。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点本发明具有很强的拉曼增强效果，以达到探测单细胞分子的水平，由于是纳米探针，对单细胞的探测具有高的空间分辨率和检测灵敏度，可实现运程、实时监控，系统稳定。
图I是本发明一个实施例的SERS纳米光纤探针检测细胞内部成分和环境的系统框图。图2是光纤针刺细胞示意图。光纤针刺细胞，输送激光到细胞内部，收集Raman光谱到光纤或外部收集拉曼光谱。图3图4和图5是记录的肿瘤细胞的拉曼光谱示意图。
具体实施例方式本发明的优选实施例结合附图详述如下
实施例一 参见图I图2和图3，本应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统，包括空心光纤(I)、多维移动平台(2)、光纤探针(3)、显微镜(4)、激光光源(5)、拉曼光谱仪
(6)以及计算机(7)，其特征在于所述空心光纤(I)用于吸取滴于多维移动平台(2)上的细胞，该平台(2)是一个可移动的三维平台，在所述多维移动平台(2)的上下各有一个显微镜
(4)，一个是正置显微镜、另一个是倒置显微镜，通过这两个显微镜可以清晰的看到置于多维移动平台(2)上的细胞，通过缓慢的移动多维移动平台(2)吸取住单个细胞，之后再用一段固化有纳米颗粒的光纤探针(3)轻轻的刺该细胞，该光纤探针(3)的另一端连接所述的拉曼光谱仪(6)，通过控制加载在拉曼光谱仪(6)上的激光光源(5)的功率，就可在光纤探针(3)得到不同的激光功率，该激光可以激发出细胞的拉曼信号，再利用这根光纤探针(3)收集激发出的拉曼信号送至拉曼光谱仪(6)获得拉曼光谱，该拉曼光谱仪(6)又连接至计算机(7)进行分析数据的分析与处理。实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下①所述光纤探针为光纤光锥表面包覆纳米颗粒，用以表面增强拉曼光谱，并且直径接近纳米级或微米级水平，降低对细胞刺入时的损伤，提高空间分辨率；②所述激光光源为488nm，514nm，532nm，632nm，760nm* 1064nm一系列波长的光源；③所述纳米探针为SERS纳米光纤探针，是指探针或细胞经过增强基底-纳米颗粒如，即银纳米颗粒，或金纳米颗粒，或铜纳米颗粒，或银核金壳纳米颗粒，或纳米线形状的具有增强效果的基底，物理或化学吸附在探针表面；④所述SERS纳米光纤探针为拉制的纳米光纤，能输送激光到细胞内部或外部，能传输拉曼信号到拉曼光谱仪检测系统；⑤所述显微镜为倒置生物显微镜，正置生物显微镜，共聚焦显微镜。实施例三
参见图1，本实施例应用上述实施例的系统进行测试将培养的细胞放置于显微镜视野下，在显微镜和多维精密位移平台的控制下，吸住细胞，然后使用光纤纳米探针插入单细胞内部，通过控制光源激发细胞内部，然后通过探针光纤收集相应的拉曼光，在计算机软件中显示拉曼光谱，然后可以进行单细胞光谱分析。上述的显微镜为普通的倒置生物显微镜，上述的多维移动平台为普通的8维移动平台。上述的光谱仪为普通的Andor光谱仪。光纤为石英单模光纤，纳米探针表面的增强基底为银核金壳的纳米颗粒，细胞为SMMC7721肝癌肿瘤细胞，激光为785nm近红外激光，拉曼光谱为外部收集。
采集的细胞的拉曼光谱见图4，采集到了较多的峰，可以反映细胞的成分的光谱，有利于细胞内部成分和环境的分析和研究。实施例四
参见图1，本实施例应用上述实施例的系统进行测试将培养的细胞放置于显微镜视野下，在显微镜和多维精密位移平台的控制下，吸住细胞，然后使用光纤纳米探针插入单细胞内部，通过控制光源激发细胞内部，然后通过探针光纤收集相应的拉曼光，在计算机软件中显示拉曼光谱，然后可以进行单细胞光谱分析。上述的显微镜为普通的倒置生物显微镜，上述的多维移动平台为印pendorf公司
的移动平台。上述的光谱仪为普通的PI公司的光谱仪。光纤为石英单模光纤，纳米探针表面的增强基底为银纳米颗粒，细胞为SMMC7721肝癌肿瘤细胞，激光为532 nm近红外激光，拉曼光谱为外部收集。采集的细胞的拉曼光谱见图5，采集到了较多的峰，可以反映细胞的成分的光谱，有利于细胞内部成分和环境的分析和研究。
权利要求
1.本发明涉及一种应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统，包括空心光纤(I)、多维移动平台(2 )、光纤探针(3 )、显微镜(4 )、激光光源(5 )、拉曼光谱仪(6 )以及计算机(7)，其特征在于所述空心光纤(I)用于吸取滴于多维移动平台(2)上的细胞，该平台(2)是一个可移动的三维平台，在所述多维移动平台(2)的上下各有一个显微镜(4)，一个是正置显微镜、另一个是倒置显微镜，通过这两个显微镜可以清晰的看到置于多维移动平台(2)上的细胞，通过缓慢的移动多维移动平台(2)吸取住单个细胞，之后再用一段固化有纳米颗粒的光纤探针(3)轻轻的刺该细胞，该光纤探针(3)的另一端连接所述的拉曼光谱仪(6 )，通过控制加载在拉曼光谱仪(6 )上的激光光源(5 )的功率，就可在光纤探针(3 )得到不同的激光功率，该激光可以激发出细胞的拉曼信号，再利用这根光纤探针(3)收集激发出的拉曼信号送至拉曼光谱仪(6)获得拉曼光谱，该拉曼光谱仪(6)又连接至计算机(7)进行分析数据的分析与处理。
2.权利要求I所述的应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统，其特征在于所述光纤探针(3)，为光纤光锥表面包覆纳米颗粒，用以表面增强拉曼光谱，并且直径接近纳米级或微米级水平，降低对细胞刺入时的损伤，提高空间分辨率。
3.权利要求I所述的应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统，其特征在于所述激光光源(5)为488nm, 514nm, 532nm, 632nm, 760nm或1064nm —系列波长的光源。
4.权利要求I所述的应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统，其特征在于所述纳米探针(3)为SERS纳米光纤探针，是指探针或细胞经过增强基底-纳米颗粒如，即银纳米颗粒，或金纳米颗粒，或铜纳米颗粒，或银核金壳纳米颗粒，或纳米线形状的具有增强效果的基底，物理或化学吸附在探针表面。
5.权利要求4所述的应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统，其特征在于所述SERS纳米光纤探针为拉制的纳米光纤，能输送激光到细胞内部或外部，能传输拉曼信号到拉曼光谱仪检测系统。
6.权利要求I所述的应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统，其特征在于所述显微镜(4)为倒置生物显微镜，正置生物显微镜，共聚焦显微镜。
全文摘要
本发明涉及一种应用SERS纳米光纤探针探测细胞内部成分和环境的系统。它包括空心光纤、多维移动平台、光纤探针、显微镜、激光光源、拉曼光谱仪以及计算机。本发明具有高灵敏性、高分辨率，可实现运程、实时监控。
文档编号G01N21/65GK102914531SQ201210402010
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者陈振宜, 庞拂飞, 王廷云, 陈娜, 刘书朋, 郭强 申请人:上海大学
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