光纖光鑷的細(xì)胞捕獲特性與檢測方法研究.pdf

1、光纖光鑷具有非接觸性、小尺寸、操作輕便等特點(diǎn),可用于微納米粒子的捕獲、分選和操控,在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,本文對單光纖光鑷和雙光纖光鑷的細(xì)胞捕獲特性及細(xì)胞檢測方法進(jìn)行了研究。
　　本文提出了一種基于漸變多模光纖的新型單光纖光鑷,數(shù)值計(jì)算出了探針尖端附近的光場和梯度力分布,仿真研究了探針形狀參數(shù)對細(xì)胞捕獲的影響;與其它種類的光纖錐進(jìn)行比較,仿真結(jié)果顯示通過優(yōu)化漸變多模光纖錐部分的長度,其梯度力可達(dá)到相同形狀的單

2、模光纖探針的4倍。作為驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)通過化學(xué)腐蝕制作出了漸變多模光纖尖端,利用它成功實(shí)現(xiàn)了對聚苯乙烯小球和酵母細(xì)胞的穩(wěn)定捕獲,并計(jì)算出了捕獲力;觀察到當(dāng)操縱光纖探針移動,使得微粒在水平或豎直方向略有偏離平衡位置時,光阱力會拉動微粒很快回復(fù)到平衡位置,證明此種單光纖光鑷的可行性并且對微粒有良好的捕獲效果。由于其特殊的結(jié)構(gòu),此種光纖光鑷相較于單模光纖光鑷具有更長的捕獲距離、更大的捕獲強(qiáng)度并且對探針表面的粗糙度要求不高。
　　由于單光纖光鑷

3、僅能實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞的捕獲,本文探究了一種利用光纖干涉?zhèn)鞲性砗碗p光纖光鑷的細(xì)胞檢測方法,具有低成本、高精度、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。該方法通過分析計(jì)算光譜分析儀上光纖法珀腔的不同情形下的輸出光譜,可精確得出細(xì)胞的直徑、折射率、功率增加導(dǎo)致的細(xì)胞形變等相關(guān)參量,以解決用普通顯微鏡不能準(zhǔn)確觀察和測量微粒尺寸的難題。實(shí)驗(yàn)搭建了光路系統(tǒng)對酵母細(xì)胞和紅細(xì)胞進(jìn)行了相關(guān)研究,論證了此種方法的可行性。由于癌細(xì)胞相比正常細(xì)胞的楊氏模量更大,通過增加光鑷系統(tǒng)的光功率得