论文部分内容阅读
拉曼镊子是一项结合光镊与拉曼光谱技术的光学技术,也称为光阱拉曼光谱技术或者是激光光镊拉曼光谱技术。拉曼镊子利用激光源射出的单束激光经过带有高数值孔径的显微物镜进行高聚焦,产生三维光阱,从而可以俘获光阱中的微米级单个细胞或细胞器,并同时激发单个细胞或细胞器的拉曼光谱,通过对光谱数据的分析,对不同的物体进行区分与鉴别。它是当今生物领域中单细胞分子水平研究的热门工具。微流控芯片是一种用于生物领域进行复杂分析的分子分析工具。微流控芯片装置在最近十年得到了迅猛发展。这一新兴的领域被冠以微全分析系统(μ-TAS)、芯片实验室、或集成化学实验室等名称。理想状态下,μ-TAS技术可以将实验室中进行的各种传统化学操作过程,集成在同一个微型装置中进行,也是当今科学研究的前沿技术。微流控拉曼镊子系统将这两种技术有效的结合,提供了一项自动化操作和识别单个生物细胞和微观粒子的新工具。
本文内容一共六章。第一章前言,简单介绍拉曼镊子的历史背景、原理、应用以及研究现状。主要包括拉曼光谱原理、光镊原理以及两者结合在生物学领域中的应用。第二章介绍微流控芯片技术的研究基础。主要包括微流控芯片中微尺寸的基本特征、微流控芯片材料和制作技术以及本实验室所使用的石英微流控芯片的制作、保存、清洗等。第三章主要介绍拉曼镊子系统的组建。包括激光光源、探测器、光路耦合等。第四章介绍拉曼镊子的性能测试与实验研究。主要包括大鼠单细胞的研究与聚苯乙烯小球的测试。第五章介绍拉曼镊子的改进以及集成化。主要介绍微流控拉曼镊子系统的集成与应用。第六章是对下一步研究工作的展望。
在这篇论文中,我们设计并实现了一套集成的拉曼镊子自动化平台,也称为微流控拉曼镊子,用于自动化同时俘获和分析单个微粒。这项技术使得自动化控制成为可能,包括在微流控芯片中的传输、计算机对微粒俘获的识别、以及同时保存和分析单个生命粒子与非生命粒子的的拉曼光谱。微流控拉曼镊子系统克服了人为的干扰,提供了一个自动化识别不同微粒的工具。这些技术包括单通道微流控芯片装置、激光光镊拉曼光谱技术、内含数字成像处理软件与程序链接的计算机辅助系统。
微流控拉曼镊子系统已在单细胞水平上用于研究细胞生物学。在已建成的系统中,我们研究了系统的性能,红细胞与白细胞用于研究拉曼镊子,聚苯乙烯小球用于研究微流控拉曼镊子。我们也用聚苯乙烯小球测试了芯片中液体的流速。这些研究表明微流控拉曼镊子可用于快速可信的粒子分析的自动化研究。