光纤嵌入式激光诱导荧光检测系统研究

　　1引言

　　毛细管电泳芯片是生物芯片领域近几年出现的一种微量分析装置[1]，在疾病的诊断与监测、DNA分析和测序、细胞学和环境分析等方面有着广泛的应用。激光诱导荧光检测[2] ( LIF-D)技术具有较高的灵敏度，已成为毛细管电泳芯片的主流检测技术之一。但是，LIF-D系统存在的主要问题是通用性差，检测器体积较大，价格昂贵，光学结构比较复杂等，难以实现整个系统的微型化。尽管LIF-D系统的微型化研究在MEMS技术的支持下迅速发展[3]，但是由于共聚焦系统和光学器件等难以微型化，目前在芯片毛细管电泳的微分离系统中，检测系统的体积仍远远大于芯片的体积。因此，研制结构紧凑、高灵敏度、高性价比的小型LIF-D系统具有极其重要的现实意义[4].

　　2实验部分

　　光纤嵌人式毛细管电泳芯片检测系统如图1所示。半导体激光器发出的激光经透镜藕合进人毛细管电泳芯片的光纤通道，计算机控制高压电源模块实现样品的进样和分离.当样品移动到检测位t时，激光通过光纤激发被荧光标记的样品，产生的荧光由另一端的光纤收集经滤光片到达光子计数器，检测到的信号由计算机进行处理并显示。实验选用的样品为罗丹明B，采用的芯片是经光刻、腐蚀、超声打孔、热键合等步骤制作出的具有光纤和“十”字形通道的玻璃毛细管电泳芯片。

　　3激光诱导荧光检测系统的性能分析

　　3.1检测距离的影响

　　本文考察了光纤通道与分离通道之间的距离对荧光检测的影响，结果如图2所示。由图中可以看出，荧光信号对距离相当敏感。当距离为250μm时，得到的信噪比最高。随着距离增加，信噪比急剧下降，荧光的采集率也急剧减小，并且信号峰宽也随之减小。

3. 2分离电压的影响

　　加在芯片分离通道两端的电压对系统的检测性能也有很大的影响。图3为不同分离电压的检测结果。实验表明，分离电压增大时，峰宽减小，荧光信号、背景噪声和信噪比增大;当电压降低时，谱图出现前伸的三角峰，分离样品的区带展开也比较严重。实验中样品在电泳时出现拖尾现象，这对实际样品的分离十分不利，应设法消除.

　　3. 3样品浓度的影晌

　　图4给出了不同浓度样品的检测结果。可以看出，随着样品浓度的减小，信噪比下降，峰宽变窄，样品的区带展宽随浓度增加更加严重，导致了分离效率和分离度的下降。系统目前最低的检测限为1 X 10-5mol/L，有待进一步提高。

　　4结论

　　本文搭建了光纤嵌人式激光诱导荧光检测系统，并从检测距离、分离电压和样品浓度几个方面对系统进行了性能分析。结果表明，该系统具有结构简单、操作方便、灵敏度较高等优点，有利于毛细管电泳芯片及检测系统的微型化与集成化的发展。