大連化物所提出球面二向色反光鏡用于提高激光誘導(dǎo)熒光檢測器的靈敏度
近日,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所微型分析儀器研究組研究員關(guān)亞風(fēng)和副研究員耿旭輝團(tuán)隊(duì)與大連理工大學(xué)物理學(xué)院教授王曉娜團(tuán)隊(duì)合作,在低成本高靈敏度激光誘導(dǎo)熒光檢測器(LIF)研制及其在單細(xì)胞低豐度蛋白定量分析方面取得新進(jìn)展。 定量檢測單細(xì)胞表面和內(nèi)部的低豐度蛋白,是在分子水平上研究生命過程的重要支撐技術(shù)。但商品化高靈敏LIF儀器價(jià)格昂貴,推廣應(yīng)用受限。該團(tuán)隊(duì)在前期工作中,采用小型、廉價(jià)的激光二極管替代激光器為光源,用自主研制的硅基弱光探測器替代進(jìn)口光電倍增管(PMT)探測熒光,研制出“緊湊式”共聚焦LIF,對熒光素檢測限達(dá)到3×10-12 M(50 μm檢測池),且功耗和開機(jī)平衡時(shí)間優(yōu)于進(jìn)口儀器(Talanta, 2018, 182, 279)。在此基礎(chǔ)上,該團(tuán)隊(duì)選用具有高亮度、長斯托克位移的BV605熒光標(biāo)記的抗體,進(jìn)行免疫熒光標(biāo)記,用毛細(xì)管電泳(CE)和LIF定量分析了單個(gè)白血病細(xì)胞中的active caspase3蛋白,檢測限達(dá)7個(gè)分子(91 pL檢測體積內(nèi))。研究發(fā)現(xiàn),98個(gè)單細(xì)胞內(nèi)的active caspase3蛋白分子數(shù)范圍在629至12171個(gè)/細(xì)胞,顯示出極大的差異性。這是國際上首次報(bào)道在單細(xì)胞層次上定量檢測active caspase3蛋白(Analytical Chemistry, 2019, 91, 11493)。 近期,該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出在LIF中設(shè)計(jì)使用球面二向色反光鏡,將檢測池放置在球心而不是常規(guī)的反光鏡的焦點(diǎn)上,同時(shí)使用40倍長焦距物鏡、527-70 nm寬帶發(fā)射濾光片與450-30 nm激發(fā)濾光片組合,將信噪比提高25倍。用流動注射方法(50 μm檢測池)評價(jià),該LIF對熒光素鈉的檢測下限(3σ方法)低至1.5×10-13 M或8.9個(gè)熒光素鈉分子(在98 pL檢測體積內(nèi)),是文獻(xiàn)報(bào)道的用流動注射方法評價(jià)LIF儀器的最高靈敏度。將該LIF與CE聯(lián)用,分析檢測三種氨基酸,檢測限從亞pM至fM級,比使用常規(guī)內(nèi)徑毛細(xì)管的檢測限低上百倍,顯示出該檢測器在超痕量生物、環(huán)境樣品分析及單細(xì)胞內(nèi)低拷貝數(shù)分子檢測應(yīng)用中的潛力。 (a) 激光誘導(dǎo)熒光檢測器原理圖;(b)放大的球面二向色反光鏡原理圖。 研究成果發(fā)表在《分析化學(xué)》(Analytical Chemistry)上。以上工作得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目、大連化物所科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目的資助。 相關(guān)鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c01180 (來源:大連化學(xué)物理研究所) |