DNA納米傳感器熒光成像技術分析

王 玲

（西安鐵路職業技術學院，陜西西安 710014）

在生物醫學的檢測領域中，進行納米量級的微觀距離測量，應用最為廣泛并且最多的是熒光共振能量轉移技術，也就是我們通常所說的“光學尺’技術。同時，在生物醫學的測量標記中，由于量子點由于本身在實際應用中，不僅具有量子產量高以及熒光壽命長等特征，同時還具有激發普寬、發射譜窄，能夠通過調整粒子尺寸進行不同顏色熒光需求的滿足實現，在生物大分子標記應用中，具有非常突出的特征優勢。因此，在生物醫學檢測領域的實際檢測應用中，將熒光共振能量轉移技術與量子點特征結合起來，進行生物醫學檢測應用與研究，并且越來越受到關注和重視?；诹孔狱c的DNA納米傳感器模型，就是這樣的背景與基礎下研究產生的，它在實際檢測應用中，不僅對于量子點的熒光共振能量轉移技術檢測應用中的能量轉移效率低的局限性問題，有很大的改善與克服提高，并且在實際檢測應用中，檢測靈敏度也非常高，具有比較突出的應用優勢。本文將主要在對于DNA納米傳感器模型原理分析的基礎上，將ICCD熒光顯微成像系統與DNA納米傳感器模型相結合，實現DNA納米傳感器的熒光成像功能技術，并在實際的DNA檢測中進行應用實現。

1 DNA納米傳感器模型與技術分析

基于量子點的DNA納米傳感器模型，主要是一種通過將毛細血管和雪崩二極管作為主體的熒光強度檢測系統平臺，以對于溶液中的 DNA或者是RNA片段進行測量分析與應用實現，它對于傳統的量子點熒光共振能量轉移檢測技術檢測應用中的能量轉移效率低問題，有很大的克服與改善，并且具有檢測靈敏度高的特征，具有相對比較廣泛的應用。如下圖1所示，為DNA納米傳感器模型的結構與工作原理示意圖。

如上圖所示，在生物醫學檢測領域中，為了實現對于30個堿基數的特定DNA片段進行檢測實施，就需要分別進行5’端和3’端的制作，以進行有熒光染料Cy5報告探針和有生物素捕獲探針的修飾應用，在實際檢測過程中，進行制作的這兩個端頭會與需要進行檢測的DNA片段堿基相互進行配對互補。在進行DNA檢測過程中，如果進行檢測的溶液樣品中包含有特定的DNA片段，那么捕獲探針和報告探針就會分別與包含DNA片段進行配對互補，形成雜交聚合體，并進行生物素與有熒光料之間的連接實現，這時再進行由鏈霉親和素修飾過表面的量子點的加入，量子點表面的鏈霉親和素就會與生物素之間進行反應結合，這時雜交聚合體就會被量子點進行捕獲，并形成一種納米傳感聚合體。通常情況下，在納米傳感聚合體中，一個量子點供體會與多個有熒光料受體之間進行外連，這樣一來就會大大提高量子點和有熒光料之間的熒光共振能量轉移效率，這也是DNA納米傳感技術與熒光共振能量轉移技術之間的區別。

如下圖2所示，為DNA納米傳感器進行DNA檢測過程中，量子點與有熒光料的激發普與發射譜示意圖。在下圖所示的量子點激發普中，如果使用一定的激發光進行照射，就能夠發現明顯的有熒光受體，也就意味著該檢測樣品中有特定DNA片段存在。

圖1 DNA納米傳感器模型的結構與工作原理示意圖

圖2 量子點與有熒光料的激發普與發射譜示意圖

2 ICCD熒光顯微成像系統的分析介紹

通常情況下，ICCD熒光顯微成像系統中，主要包括具有一定發射波長的氬離子激光器以及雙波長分束器、像增強型CCD、系統控制和圖像處理軟件、安裝有全內反射熒光專用油浸物鏡的一種倒置顯微鏡等，一般，ICCD熒光顯微成像系統中激光器的光功率密度多調制在17.6W·cm-2上。如下圖3所示，為ICCD熒光顯微成像系統的結構裝置示意圖。

圖3 ICCD熒光顯微成像系統的結構裝置示意圖

在ICCD熒光顯微成像系統中，顯微鏡中的二色片以及長通濾波片主要是用于進行篩選物鏡收集的光信號信息，而系統中雙波長分束器中的二色片以及兩塊濾波片，在實際檢測成像應用中，其應用參數分別設置為630dcxr以及D680/35、S605/40等。在ICCD熒光顯微成像系統中，系統中應用的濾波片，主要是根據激發光的波長以及量子點、有熒光料的光譜情況進行選擇決定的。通常情況下，ICCD熒光顯微成像系統檢測應用中，雙波長分束器分別會將供體熒光和受體熒光成像顯現在ICCD的左右兩邊兩個區域之中，這樣一來，既可以實現使用一個ICCD探測器進行熒光供體與熒光受體的同時拍攝，也有利于對于熒光能量共振轉移效率進行觀測分析，具有一定的特征優勢。如下圖4所示，為ICCD熒光顯微成像系統中濾波片與二色片的譜圖示意圖。

圖4 ICCD熒光顯微成像系統濾波片與二色片譜圖示意圖

在進行DNA奈米傳感器熒光成像技術的試驗中，對于ICCD熒光顯微成像系統的結合應用，最好采用全內反射激發熒光方式進行分析應用實現，這樣在實際激發應用過程中，能夠只對于貼近界面100nm范圍以內的樣品進行激發實現，不僅能夠有效的減小激發的體積，而且對于激發過程中產生的背景噪音也有很好的控制與減小，同時具有較高的信噪比，對于檢測試驗樣品的光損傷與光漂白作用也比較小，具有積極的作用意義，在活細胞檢測試驗中的適用性非常高。

3 DNA納米傳感器熒光成像技術分析

根據上文所述內容可以知道，實現DNA納米傳感器熒光成像技術，主要是在對于DNA納米傳感器模型與ICCD熒光顯微成像系統的結合應用基礎上，進行實現的，因此，為驗證DNA納米傳感器模型與ICCD熒光顯微成像系統結合，實現DNA納米傳感器熒光成像技術的可行性，就需要通過相關試驗進行分析驗證。下文主要從DNA納米傳感器熒光成像技術對于目標DNA片段的檢測，以及對于DNA捕獲的實時觀測、進入活細胞的熒光共振能量轉移觀測等試驗結果中，對于DNA納米傳感器熒光成像技術進行分析論述實現。

首先，DNA納米傳感器熒光成像技術在進行目標DNA片段的檢測試驗中，主要是進行了量子點和多受體之間進行熒光共振能量轉移的轉移模型設計實現，假定量子點的直徑以及熒光量子產率、表面修飾鏈霉親和素的數量等參數一定，在確定需要檢測試驗DNA的包含成分后，進行檢測實施。根據試驗情況可知，由于被檢測樣品中含有目標DNA的存在，因此在與DNA 堿基互補配對情況下，雜交聚合體會與相應聚合體發生熒光共振能量轉移現象。其次，在進行DNA捕獲的實施觀測與進入活細胞發生熒光共振能量轉移觀測階段，DAN納米傳感器熒光成像技術，會根據DNA納米傳感器模型捕獲探針與報告探針的捕獲報告情況，在與DNA片段進行雜交聚合后，形成雜交聚合體，進行生物素和有熒光料之間的連接實現，并在量子點作用下在生物素和量子點表面結合過程中，實現對于雜交聚合體的捕獲與成像顯現。

4 結束語

總之，DNA納米傳感器熒光成像技術，是在對于DNA納米傳感器模型以及ICCD熒光顯微成像系統的結合應用基礎上，實現的一種對于DNA片段的檢測應用技術，它在生物醫學檢測領域中的應用比較廣泛，并且具有一定的應用優勢，進行該技術的分析論述，有利于提高該技術的檢測應用水平，促進該技術在實際中的應用推廣，具有積極的作用和意義。

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