关亚风课题组提出球面二向色反光镜用于提高激光诱导荧光检测器的灵敏度

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微型分析仪器研究组（105组）关亚风研究员和耿旭辉副研究员团队与大连理工大学物理学院王晓娜教授团队合作，在低成本高灵敏度激光诱导荧光检测器（LIF）研制及其在单细胞低丰度蛋白定量分析方面取得新进展。
　　定量检测单细胞表面和内部的低丰度蛋白，是在分子水平上研究生命过程的重要支撑技术。但商品化高灵敏LIF仪器价格昂贵，推广应用受限。该团队在前期工作中，采用小型、廉价的激光二极管替代激光器为光源，用自主研制的硅基弱光探测器替代进口光电倍增管（PMT）探测荧光，研制出“紧凑式”共聚焦LIF，对荧光素检测限达到3×10-12 M（50 μm检测池），且功耗和开机平衡时间优于进口仪器（Talanta, 2018, 182, 279）。在此基础上，该团队选用具有高亮度、长斯托克位移的BV605荧光标记的抗体，进行免疫荧光标记，用毛细管电泳（CE）和LIF定量分析了单个白血病细胞中的active caspase3蛋白，检测限达7个分子（91 pL检测体积内）。研究发现，98个单细胞内的active caspase3蛋白分子数范围在629至12171个/细胞，显示出极大的差异性。这是国际上首次报道在单细胞层次上定量检测active caspase3蛋白（Analytical Chemistry, 2019, 91, 11493）。

　　近期，该团队创新性地提出在LIF中设计使用球面二向色反光镜，将检测池放置在球心而不是常规的反光镜的焦点上，同时使用40倍长焦距物镜、527-70 nm宽带发射滤光片与450-30 nm激发滤光片组合，将信噪比提高25倍。用流动注射方法（50 μm检测池）评价，该LIF对荧光素钠的检测下限（3σ方法）低至1.5×10-13 M或8.9个荧光素钠分子（在98 pL检测体积内），是文献报道的用流动注射方法评价LIF仪器的最高灵敏度。将该LIF与CE联用，分析检测三种氨基酸，检测限从亚pM至fM级，比使用常规内径毛细管的检测限低上百倍，显示出该检测器在超痕量生物、环境样品分析及单细胞内低拷贝数分子检测应用中的潜力。
　　研究成果发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。以上工作得到了国家自然科学基金项目、中国科协青年人才托举工程项目、大连化物所科研创新基金项目的资助。(文/席秋颖 图/石蒙)


       文章来源：大连化物所
       关亚风，中国科学院大连化学物理研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，所学术委员会委员。中国仪器仪表学会分析仪器分会理事长，样品制备专业委员会主任委员，中国科学技术大学兼职教授和博导，中国色谱学会常务理事。曾任中国科学院大连化学物理研究所仪器分析化学研究室主任，兼微型色谱研究组组长。Journal of Chromatography A、《分析化学》、《环境化学》、《色谱》等杂志编委。1982年毕业于中国科学技术大学近代化学系，1986年在中国科学院大连化学物理研究所获博士学位，导师卢佩章院士。1986-1989年先后在意大利和荷兰完成博士后，1989年晋升副研究员，1993年晋升研究员，同年获国务院政府津贴。曾获国家科技进步二等奖，天津市科技进步一等奖，辽宁省技术发明二等奖，中科院自然科学二等奖，大连市技术发明一等奖，国土资源部科学技术二等奖和中国仪器仪表学会科技创新奖等多个奖项。主要研究方向：微型色谱及仪器、多维色谱联用、色谱检测器、化学传感器、现场分析仪器和工业在线分析方法和仪器，用于海洋、环境、食品等领域。主持国家科技部重大专项、国家自然科学基金、中科院等多项研究项目；已发表SCI论文160多篇，申请中国发明专利90余项，美国专利1项，已授权中国发明专利49项。