研究目的
为了展示一种基于智能手机的荧光偏振检测系统，该系统能够在资源有限的环境中快速、便携地检测毒素、疾病生物标志物和病原体等生物分子。
研究成果
这款基于智能手机的FP检测器是一种便携、低成本的系统，其FP测量精度可与商用台式读数仪相媲美。该设备成功实现了对染料和PGE2的检测，最低检测限达1.57纳克/毫升，展现出在资源有限环境下进行即时检测的潜力。未来工作包括集成微流控技术以实现多重检测，以及增加网络连接功能用于数据共享。
研究不足
该系统在使用血液或尿液等复杂缓冲液时选择性可能有限，且检测限（LOD）可能有所变化。当前设置需要特定光学组件，若不做修改可能无法适配所有荧光团。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用3D打印外壳和现成光学元件设计了一款紧凑型荧光偏振（FP）检测仪，与智能手机摄像头集成。使用光学设计软件（LightTools 8.5）进行模拟和优化。该方法通过同步检测平行和垂直偏振发射光来测量FP。
2：5）进行模拟和优化。该方法通过同步检测平行和垂直偏振发射光来测量FP。 样本选择与数据来源：
2. 样本选择与数据来源：样本包括溶解于甲醇中并添加不同甘油浓度调节粘度的罗丹明6G和香豆素540A染料，以及用于免疫分析验证的前列腺素E2（PGE2）样本。染料购自Exciton公司，PGE2试剂盒购自Enzo Life Sciences公司。
3：实验设备与材料清单：
设备包括智能手机（HTC One M8）、3D打印外壳、激发光源（DJ532-10或L462P1400MM激光器、蓝色LED）、光学元件（准直透镜LJ1402L1、线性偏振片40-990、平凸透镜LA154-A、偏振分束器49-001、反射镜43-790、带通滤光片1005190B和FF02-485/20-25）、微荧光比色皿（507型）及安卓图像处理应用程序。材料包括染料、甲醇、PBS缓冲液、甘油及PGE2检测试剂。
4：8）、3D打印外壳、激发光源（DJ532-10或L462P1400MM激光器、蓝色LED）、光学元件（准直透镜LJ1402L线性偏振片40-平凸透镜LA154-A、偏振分束器49-反射镜43-带通滤光片1005190B和FF02-485/20-25）、微荧光比色皿（507型）及安卓图像处理应用程序。材料包括染料、甲醇、PBS缓冲液、甘油及PGE2检测试剂。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：染料实验中，配制不同甘油浓度的样本置于比色皿中，通过智能手机系统配合相应激发光源和滤光片测量FP值。PGE2检测时，将样本与标记PGE2和抗体混合孵育30分钟后测量。应用程序捕获图像、计算光强并得出FP值。
5：数据分析方法：
采用公式(I平行-I垂直)/(I平行+I垂直)计算FP值。通过指数曲线拟合分析数据，根据标准差确定检测限。对重复样本计算变异系数。
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laser diode
DJ532-10
Thorlabs Inc.
Excitation light source for fluorescence, specifically for green light excitation.
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laser diode
L462P1400MM
Thorlabs Inc.
Excitation light source for fluorescence, specifically for blue light excitation.
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-
collimation lens
LJ1402L1
Thorlabs Inc.
Collimates the laser beam for excitation.
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linear polarizer
40-990
Edmund Optics Inc.
Polarizes the excitation light.
立即获取同款设备 -
plano-convex lens
LA154-A
Thorlabs Inc.
Projects and collects fluorescent light.
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polarizing beam splitter
49-001
Edmund Optics Inc.
Splits fluorescent light into parallel and perpendicular polarizations.
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mirror
43-790
Edmund Optics Inc.
Reflects light beams in the optical path.
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smartphone
HTC One M8
HTC
Used as the main device for image capture and processing in the fluorescence polarization detection system.
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bandpass filter
1005190B
Semrock Inc.
Filters emitted light to specific wavelengths for detection.
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bandpass filter
FF02-485/20-25
Semrock Inc.
Filters emitted light to specific wavelengths for detection.
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microfluorescence cuvette
Type 507
FireflySci Inc.
Holds samples for fluorescence measurement.
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software
LightTools 8.5
Synopsys Inc.
Used for optical design simulation and optimization.
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fluorimeter
Synergy 2 Multi-Mode Microplate Reader
BioTek
Used as a commercial benchtop reference for validating FP measurements.
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