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申请/专利权人：暨南大学

摘要：本发明涉及显微成像技术领域，公开了一种基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪及检测方法，所述磷脂酶检测偏光分析仪包括从下往上依次排列设置的光源、含有液晶样品的微流槽和用于图像记录的CMOS成像传感器，所述微流槽包括槽盖、槽底、位于微流槽底部的锚定好的玻片以及位于玻片上用于装载液晶的铜网，槽盖和槽底分别吸附有90°偏光膜和0°偏光膜。本发明所述的所述偏光分析仪具有大视场FOV＝24.4mm2，成本低，便携，操作简单，能够实现实时、快速的检测等优势。

主权项：1.一种基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，包括从上往下依次排列设置的光源、含有液晶样品的微流槽和用于图像记录的CMOS成像传感器，所述微流槽包括槽盖、槽底、位于微流槽底部的锚定好的玻片以及位于玻片上用于装载液晶的铜网，槽盖和槽底分别吸附有90°偏光膜和0°偏光膜；所述90°偏光膜、0°偏光膜的厚度均为0.1～0.5mm；所述微流槽的槽底与CMOS成像传感器之间的距离为0.5～3mm；所述液晶为向列相液晶4-氰基-4'-戊基联苯。

全文数据：基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪及检测方法技术领域本发明涉及显微成像技术领域，更具体地，涉及基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪及检测方法。背景技术液晶由于同时具有流动性及晶体性两种性质，因此被广泛的用于各类的电子显示屏中。由于液晶具有对外界环境敏感等特点，被作为生物传感的敏感中介材料，应用于生物医学领域。1998年，向列液晶分子由于其曲向排列的有序性被应用在了对生物分子传感领域。此项技术因其特异性好，无需标记等特点引起了学者的广泛关注。磷脂酶PLA2是一种重要的细胞膜酶，通过与细胞内的磷脂相互作用，从而促进细胞代谢。因此在生物医学领域，磷脂酶PLA2经常作为某些疾病的重要检测对象。现有的测量磷脂酶的方法有滴定法、比色法、核磁共振光谱法，放射标记法和荧光分析法等。目前磷脂酶测定较为常用的方法为放射标记法，但该方法使得检测难度加大，同时容易造成磷脂结构改变，降低酶活性。2003年，Abbort研究小组报导了一种新的研究方法。该方法利用磷脂酶水解吸附在液晶表面的磷脂，导致液晶分子取向改变，并通过偏振光学显微镜观察液晶视场的亮度变化，从而实现磷脂酶的检测。这种方法可以监测磷脂在液晶上的分布，了解磷脂酶水解磷酯的过程。该方法对样品的处理过程简单，且对样品的观察直观，简单，直接使用偏光显微镜进行亮度观察。但是偏光显微镜具有价格昂贵，体积大，不便于携带等缺点。发明内容本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，所述偏光分析仪具有大视场FOV＝24.4mm2，成本低，便携，操作简单，能够实现实时、快速的检测等优势。本发明的另一目的在于提供利用所述磷脂酶偏光分析仪检测磷脂酶的方法。本发明采取的技术方案如下：一种基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，包括从下往上依次排列设置的光源、含有液晶样品的微流槽和用于图像记录的CMOS成像传感器，所述微流槽包括槽盖、槽底、位于微流槽底部的锚定好的玻片以及位于玻片上用于装载液晶的铜网，槽盖和槽底分别吸附有90°偏光膜和0°偏光膜。本申请所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪的工作原理如下：微流槽承载液晶样品，将贴有偏光膜的样品直接置于CMOS成像传感器上，光源发出的光透过样品后发生衍射，由CMOS成像传感器记录下样品的衍射图案，即可观察到样品的变化。优选地，所述槽盖上设有微流槽入水口和微流槽出水口。优选地，所述光源为峰值波长为450nm、功率为0.5W的单色LED灯。优选地，所述90°偏光膜、0°偏光膜的厚度均为0.1～0.5mm。优选地，所述CMOS成像传感器的像素点大小为2.2μm，像素点为500万1944×2592，成像传感面积为24.4mm2。优选地，所述光源与微流槽的槽盖之间的距离为10～13cm。当光源与微流槽的距离过小时，CMOS成像传感器接受到的光源光功率较强，容易造成图像过曝。优选地，所述微流槽的槽底与CMOS成像传感器之间的距离为0.5～3mm。影响拍摄图像清晰度的主要原因是微流槽距离CMOS成像传感器之间的距离，两者间的距离越小，CMOS成像传感器所成图像的清晰度越好，考虑到系统本身的限制，本发明中微流槽的槽底到CMOS传感器的距离约为0.5～3mm较佳。优选地，所述玻片通过紫外胶固定于槽底的中心位置，所述铜网通过紫外胶固定于玻片的中心位置。优选地，所述铜网为75目孔径285μm的铜网。利用所述的磷脂酶偏光分析仪检测磷脂酶的方法，包括如下步骤：S1、将玻片进行锚定并置于微流槽的槽底，然后固定一铜网于玻片上，并在铜网上涂覆液晶，再将微流槽的槽底和槽盖密封；S2、将微流槽置于CMOS成像传感器上方0.5～3mm处，使用细针管依次将TBS缓冲液、磷脂、磷脂酶从微流槽入水口注入微流槽，观察视场内液晶的亮度变化，即检测出磷脂酶的含量。优选地，将玻片进行锚定的过程为：S11.将清洁过后的一块1cm×1cm的玻片放置于玻璃皿中，并往玻璃皿中倒入食人鱼刻蚀液，直至玻片被浸没，将玻片浸泡25～35min；S12.用去离子水冲洗浸泡后的玻片；S13.将去离子水冲洗过的玻片放置到体积浓度为0.5％～1％的DMOAP水溶液中浸泡5～15min，再用去离子水清洗，然后放置到烘箱内加热到75～85℃，得到锚定的玻片。本技术方案中玻片需要预先经过锚定处理的目的是为了确保液晶在玻片上垂直取向，使得视场为黑暗状态，在滴加了TBS缓冲液后，TBS缓冲液会诱导液晶呈水平取向，使得视场内的液晶变亮，在向列相液晶薄膜上吸附磷脂后，磷脂会诱导液晶呈垂直取向，视场内的液晶又变暗，在滴加了磷脂酶溶液后，磷脂酶水解磷脂，又诱导液晶呈水平取向，使得视场内的液晶变亮。进一步地，步骤S1为：S14.用镊子将锚定过的玻片置于微流槽的槽底，然后在玻片的对角处滴上1～2滴紫外胶，使用紫外光照射固化紫外胶；S15.将铜网置于微流槽内的玻片表面，并在玻片表面滴1滴紫光胶，用镊子将铜网推到与紫光胶刚好接触的位置；S16.使用紫外光固化紫外胶，将1～2滴液晶均匀的涂敷到铜网中，用毛细管将多余的液晶吸取干净，盖上微流槽槽盖；S17.将微流槽的槽底和槽盖用紫光胶进行密封。优选地，所用的液晶为向列相液晶4-氰基-4'-戊基联苯。与现有技术相比，本发明的有益效果为：与传统的光学显微偏光镜相比，本发明所述的检测偏光分析仪不需要任何的光学透镜进行聚焦，因此能够实现实时，快速的成像，还可以集成为一个小体积的装置，具有便携性，同时因为所用的光学元件较少，所花成本低，操作简单。本发明克服了使用传统的偏光显微镜进行磷脂酶检测的所有缺点，除此之外，还具有大视场，能进行快速，实时的成像等优势。附图说明图1为本发明的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪结构示意图。图2为本发明中装有液晶样品的微流槽示意图。图3为5x蔡司显微镜加0°和90°偏振情况下观察到的加入不同溶液时视场内液晶的亮度变化情况图。图4为使用本发明观察时加入不同溶液时的视场内液晶的亮度变化情况图。附图说明：1、光源；2、微流槽入水口；3、微流槽出水口；4、90°偏光膜；5、微流漕；6、0°偏光膜；7、CMOS成像传感器；8、玻片；9、铜网；10、紫光胶；11、槽盖；12、槽底。具体实施方式本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例如图1、图2所示，一种基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，包括从下往上依次排列设置的光源1、含有液晶样品的微流槽5和用于图像记录的CMOS成像传感器7，所述微流槽5包括槽盖11、槽底12、位于微流槽底部的锚定好的玻片8以及位于玻片8上用于装载液晶的铜网9，槽盖11和槽底12分别吸附有90°偏光膜4和0°偏光膜6。具体地，本实施例中，所述槽盖11上设有微流槽入水口2和微流槽出水口3；所述玻片8通过紫外胶10固定于槽底12的中心位置，所述铜网9通过紫外胶10固定于玻片8的中心位置；所述光源1为峰值波长为450nm、功率为0.5W的单色LED灯；90°偏光膜4、0°偏光膜6的厚度为0.1～0.5mm；所述CMOS成像传感器7的像素点大小为2.2μm，像素点为500万1944×2592，成像传感面积为24.4mm2。进一步地，本实施例中，所述光源1与微流槽5的槽盖11之间的距离为10～13cm。当光源1与微流槽5的距离过小时，CMOS成像传感器7接受到的光源光功率较强，容易造成图像过曝。所述微流槽5的槽底12与CMOS成像传感器7之间的距离为0.5～3mm。影响拍摄图像清晰度的主要原因是微流槽距离CMOS成像传感器之间的距离，两者间的距离越小，CMOS成像传感器所成图像的清晰度越好，考虑到系统本身的限制，本发明中微流槽的槽底12到CMOS传感器7的距离约为0.5～3mm最佳。利用所述的磷脂酶偏光分析仪检测磷脂酶的方法，包括如下步骤：S11.将清洁过后的一块1cm×1cm的玻片8放置于玻璃皿中，并往玻璃皿中倒入食人鱼刻蚀液，直至玻片8被浸没，将玻片浸泡25～35min，即进行玻片8亲水处理；S12.用去离子水冲洗浸泡后的玻片8；S13.将去离子水冲洗过的玻片8放置到体积浓度为0.5％～1％的DMOAP水溶液中浸泡5～15min，再用去离子水清洗，然后放置到烘箱内加热到75～85℃得到锚定的玻片8，即进行玻片8的锚定；S14.用镊子将锚定过的玻片8置于微流槽的槽底12，然后在玻片8的对角处滴上1～2滴紫外胶，使用紫外光照射固化紫外胶10；S15.将75目孔径285μm铜网置于微流槽内的玻片表面，并在玻片表面滴1滴紫光胶，用镊子将铜网推到与紫光胶10刚好接触的位置，固定铜网；S16.使用紫外光固化紫外胶，将1～2滴向列相液晶4-氰基-4'-戊基联均匀的涂敷到铜网中，用毛细管将多余的液晶吸取干净，盖上微流槽槽盖；S17.将微流槽的槽底和槽盖用紫光胶进行密封；S2、将微流槽置于CMOS成像传感器上方0.5～3mm处，使用细针管依次将TBS缓冲液、磷脂、磷脂酶从微流槽入水口注入微流槽，观察视场内液晶的亮度变化。图3a为铜网上涂敷液晶时的情况，图3b为加入TBS缓冲液的结果，图3c为在图3b情况下加入浓度为1mgml磷脂约6分钟后的结果，图3d为图3c情况下加入浓度为1mgml磷脂酶约3分钟后的结果；图3e为图3c情况下加入浓度为1mgml磷脂酶约30分钟后的结果。从图3a可知，当铜网上涂敷液晶时，视场为黑暗状态；从图3b可知，当滴加了TBS缓冲液后，视场内的液晶变亮，这是因为缓冲液诱导了液晶呈水平取向；如图3c可知，在向列相液晶薄膜上吸附磷脂后，视场内的液晶又变暗，这是因为磷脂会诱导液晶呈垂直取向；如图3d、图3e可知，在滴加了磷脂酶溶液后，视场内的液晶变亮，这是因为磷脂酶水解磷脂，又诱导液晶呈水平取向。为验证本发明拍摄现象的准确性，使用5x蔡司显微镜分别对加了TBS缓冲液，磷脂和磷脂酶溶液后，视场内液晶的亮度变化做了记录，结果如图4所示，其中，图4a为铜网上涂敷液晶时的情况，图4b为加入TBS缓冲液的结果，图4c为在图4b情况下加入浓度为1mgml磷脂约6分钟后的结果，图4d为图4c情况下加入浓度为1mgml磷脂酶约3分钟后的结果；图4e为图4c情况下加入浓度为1mgml磷脂酶约30分钟后的结果。对比图3和图4可知，本发明所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪能够正确的记录加入TBS，磷脂和磷脂酶溶液后液晶亮度的变化，与传统的偏光显微镜相比较，本发明还具有大视场，操作简单，体积小，便携，能够实现实时、快速的成像等优势。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，包括从下往上依次排列设置的光源、含有液晶样品的微流槽和用于图像记录的CMOS成像传感器，所述微流槽包括槽盖、槽底、位于微流槽底部的锚定好的玻片以及位于玻片上用于装载液晶的铜网，槽盖和槽底分别吸附有90°偏光膜和0°偏光膜。2.根据权利要求1所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，所述槽盖上设有微流槽入水口和微流槽出水口。3.根据权利要求1所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，所述光源为峰值波长为450nm、功率为0.5W的单色LED灯。4.根据权利要求1所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，所述90°偏光膜、0°偏光膜的厚度均为0.1～0.5mm。5.根据权利要求1所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，所述CMOS成像传感器的像素点大小为2.2μm，像素点为500万，成像传感面积为24.4mm2。6.根据权利要求1所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，所述光源与微流槽的槽盖之间的距离为10～13cm。7.根据权利要求1所述的基于无透镜显微的磷脂酶检测偏光分析仪，其特征在于，所述微流槽的槽底与CMOS成像传感器之间的距离为0.5～3mm。8.利用权利要求1至7任一权利要求所述的磷脂酶偏光分析仪检测磷脂酶的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将玻片进行锚定并置于微流槽的槽底，然后固定一铜网于玻片上，并在铜网上涂覆液晶，再将微流槽的槽底和槽盖密封；S2、将微流槽置于CMOS成像传感器上方0.5～3mm处，使用细针管依次将TBS缓冲液、磷脂、磷脂酶从微流槽入水口注入微流槽，观察视场内液晶的亮度变化，即检测出磷脂酶的含量。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将玻片进行锚定的过程为：S11.将清洁过后的一块1cm×1cm的玻片放置于玻璃皿中，并往玻璃皿中倒入食人鱼刻蚀液，直至玻片被浸没，将玻片浸泡25～35min；S12.用去离子水冲洗浸泡后的玻片；S13.将去离子水冲洗过的玻片放置到体积浓度为0.5％～1％的DMOAP水溶液中浸泡5～15min，再用去离子水清洗，然后放置到烘箱内加热到75～85℃，得到锚定的玻片。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S1为：S14.用镊子将锚定过的玻片置于微流槽的槽底，然后在玻片的对角处滴上1～2滴紫外胶，使用紫外光照射固化紫外胶；S15.将铜网置于微流槽内的玻片表面，并在玻片表面滴1滴紫光胶，用镊子将铜网推到与紫光胶刚好接触的位置；S16.使用紫外光固化紫外胶，将1～2滴液晶均匀的涂敷到铜网中，用毛细管将多余的液晶吸取干净，盖上微流槽槽盖；S17.将微流槽的槽底和槽盖用紫光胶进行密封。

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