长程SPR-增强荧光图像并行同步检测方法与系统研究

To meet the needs of high sensitivity biochemical detection, the project studies on the combination of long range surface plasmon resonance (LRSPR) image technology and the surface plasmon enhanced fluorescence method. A surface plasmon-enhanced fluorescence spectroscopy image system is developed that has the characteristic of large testing depth, high sensitivity and real-time, rapid, quantitative, parallel, synchronous detection. Based on LRSPR enhanced fluorescence theory, the project mainly solves the key scientific issues of LRSPR sensor chip preparation, enhanced fluorescence signal acquisition, and LRSPR fluorescence image synchronous detection. This system will realize the parallel synchronous quantitative detection of LRSPR and fluorescence image signals with 3e-7 RIU detection sensitivity, more than 500nm surface detection depth, 10 times enhanced fluorescence signal. The project will carry out simultaneous measurements of tumor cell or cell interior LRSPR and fluorescent images that will promote the development of SPR technology and also provide a new technical means for the study of cell biology. The technology can be widely used in chemical analysis, clinical diagnosis, drug screening, and other fields.

本项目面向高灵敏度生化检测的需要，研究长程表面等离子体共振（LRSPR）图像分析技术与荧光增强图像检测技术结合的方法，研制出LRSPR-增强荧光图像并行同步检测系统，具有检测深度大、灵敏度高、实时、快速、定量的特点，具有原创性。本项目在建立基于LRSPR荧光增强检测理论的基础上，拟解决LRSPR传感芯片制备、表面增强荧光信号获取、灵敏度提高、LRSPR图像与荧光图像同步检测等关键科学问题。本系统将实现LRSPR和荧光两种图像信号的并行同步定量检测，折射率检测灵敏度达3e-7RIU，表面检测深度大于500nm，增强荧光信号10倍以上。本项目将开展肿瘤细胞/细胞内部LRSPR图像和荧光图像的同步检测研究，其成果将推动SPR技术的发展，也为肿瘤细胞生物学研究提供新的技术手段，在生化分析、临床诊断、药物筛选等多个领域具有广泛应用价值。

本项目面向高灵敏度生化检测的需要，研究出长程表面等离子体共振（LRSPR）图像检测与荧光增强图像检测结合的方法，研制出LRSPR-增强荧光图像并行同步检测系统原理样机，具有检测深度大、灵敏度高、实时、快速、定量的特点，具有原创性。.本项目基于LRSPR的荧光增强基础理论，发现LRSPR检测灵敏度高于普通SPR，计算出长程表面等离子体波对分析物的穿透深度大于500nm，并通过软件仿真验证。基于MEMS技术完成LRSPR传感芯片的制备和表征，优化各膜层参数和制备方法，实验测试传感芯片得到LRSPR的特征曲线。研究出LRSPR成像与荧光成像采集的方法，并研制出 LRSPR-增强荧光图像并行同步检测系统原理样机。系统实现四路荧光和SPR图像的检测，SPR-荧光双模下的荧光强度比普通荧光增强10倍，样机的折射率检测灵敏度达到3×10-7RIU。利用系统原理样机，同时检测荧光微球和A549肺癌细胞荧光信号和SPR光学信号，发现整体荧光信号与SPR检测信号具有相关性，两种方法可以相互补充验证，拓展了细胞分析的方法和仪器。本项目成果既推动SPR技术的发展，也为肿瘤细胞生物学研究提供新的技术手段，在生化分析、临床诊断、药物筛选等多个领域具有广泛应用价值。.本项目发表论文20篇，其中SCI/EI收录8篇；申请国家发明专利5项，授权国家发明专利5项。