论文摘要
生物芯片技术正广泛应用于药物研究、疾病诊断、基因结构与功能研究等领域。生物芯片是利用微加工技术在固体平面上形成的由本底分子构成的微阵列。利用荧光染料分子与本底分子之间特定的相互作用可以对本底分子进行标记。通过检测荧光分子受激发出的荧光信号的分布及强弱,可以对生物芯片进行检测,并把测定的结果转变为可供分析处理的图像或者数据。生物芯片探测技术是生物芯片技术中的重要组成部分。本论文研究了一种生物芯片的探测方式,利用光锥耦合的ICCD系统对Cy3荧光染料标记的生物芯片进行探测,并对CCD芯片和像增强器制冷,提高了系统的探测灵敏度。文章采用对比实验的方式,分别探究了制冷的CCD、透镜耦合式ICCD以及光锥耦合式ICCD对微弱光信号的探测下限。从实验结果可以看出,像增强器不仅能放大微弱光信号的强度,并能极大地提高探测灵敏度。通过分析不同耦合方式的ICCD的探测结果的差别,指出:透镜耦合式ICCD提高了CCD的探测灵敏度,但光能利用率太低;光锥耦合式ICCD不仅提高了探测灵敏度,并且光能损失小,极大地提高了信号强度并缩短了曝光时间。另外,通过研究制冷前后像增强器的性能,表明制冷能有效地降低像增强器背景噪声,提高探测的信噪比。论文中的制冷型ICCD探测生物芯片的下限为1500个荧光分子/μm~2,远没有到达仪器对微弱光信号的探测下限,其原因在于噪声太高。基于实验,文章分析了生物芯片探测过程中的背景噪声来源和各种噪声在实际探测中所占的比例。噪声可分为四部分:CCD相机的暗电流和读出噪声、像增强器的背景噪声、生物芯片基底受激发出的荧光噪声以及室内物体发出的杂散光。其中前两部分可以通过对CCD和像增强器制冷以及多次曝光取平均的方式加以抑制,生物芯片基底所发的荧光可以通过更换低荧光的物质作为基底来降低。室内杂散光可以通过改善成像方式的办法加以控制。