近年來隨著掃描儀、手機和光盤光驅等消費類 電子產品的快速發展，這些電子產品具有的先進的 光電傳感、圖像捕獲、大容量數據存儲以及處理等核 心技術引起了科研人員的廣泛關注，許多科技工作 者致力于將這些技術與傳統的生化反應結合用于開發可現場快速檢測的新型分析工具。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

Genpure UV 超純水系統( 美國賽默飛世爾公 司) ，CP224C 電子天平( 美國奧豪斯公司) ，PipetLife XLS 手動單道移液槍( 美國梅特勒托利多公 司) ，PSD-UV 紫外臭氧清洗機( 美國 Novascan Technologies 公司) ，KQ－100DE 數控超聲波清洗器( 中國江蘇省昆山市超聲儀器有限公司) ，25 GB BD－Ｒ 標準藍光光盤( 日本威寶公司) ，PX－LB950UE 藍光 光驅( 日本浦科特公司) ，Epson L810 噴墨打印機 ( 日本愛普生公司) ，PCI8514 數據采集卡( 中國北京阿爾泰科技發展有限公司) ，NEKCO17 便攜式工 控機( 中國北京瑞普天潤技術有限公司) 。 EDC ( ＞ 98%) 、NHS ( ≥ 97． 0%) 、MES ( ≥ 99．0%) 、吐溫 20、明膠 ( Gelation) 、檸檬酸 ( ≥99． 5%，ACS) ( 美國 Sigma-Aldrich 公司) ; 氯化鈉( ≥ 99．5%，分子生物學級) 、磷酸氫二鈉( ≥99．5%，分子 生物學級) 、磷酸二氫鈉( ≥99%，分子生物學級) 、 牛血清白蛋白( 分子生物學級) 、氫氧化鈉( 97%， ACS) ( 美國 Aladdin 公司) ; 疊氮化鈉( ≥99．8%，北 京索萊寶科技有限公司) ; 硝酸銀( ≥99．8%) 、對苯 二酚( ≥99．0%) 均為分析純( 天津科密歐化學試劑 有限公司) ; 氨基修飾的生物素 ( Amine － PEG2 － biotin，美國 Thermo Scientific 公司) ; 納米金－鏈霉親 和素結合物 ( Nanogold-streptavidin conjugate，美 國 Nanoprobes 公司) 。實驗用水為去離子水( 電阻率 18．20 MΩ·cm) 。

1．2 實驗方法

1．2．1 藍光光盤掃描成像技術

使用光驅在以螺旋線掃描光盤的過程中，光盤 表面的生物點陣會對光驅內部的激光束造成干擾，從而使得光學頭中光電探測器接收到光強值降低。 結合這一特點，在 Windows 環境下利用 LabVIEW 和 MATLAB 軟件，研發出了藍光光盤掃描成像技術。 在藍光光盤掃描成像技術中，包括以下 4 部分:
①數 據采集: 利用數據采集卡以 2 MHz 采樣頻率和 65 536 采樣點數實現對光盤掃描整個過程中光強信號 的采集;
②數據處理: 生物光盤掃描以螺旋線方式進 行，光盤表面金屬彩色筆標記的觸發條帶在掃描過 程中形成觸發信號，當單次采集包含多圈采集數據 時會出現周期信號，每個周期信號就是光盤掃描一 圈得到的一維光強信號，將周期信號的數據經過濾 波提高信噪比，從周期信號中的觸發信號處進行特 征截取，將光盤掃描過程中從內到外得到的一維光 強信號數據從上到下依次排列可得到二維數組，最 后二維數組實現從直角坐標到極坐標系轉換，使得 成像結果與實際光盤的生物點陣一一對應;
③圖像 生成: 二維數組坐標系變換處理后，通過自主開發的 藍光光盤掃描成像系統調用編寫的 MATLAB 圖像 處理程序實現成像，可以得到生物光盤的偽色彩圖 和灰度圖像;
④像素值提取: 將灰度圖像二值化后， 利用二值圖像的連通性實現對陣列中像素值的提 取，結合像素值大小與樣品濃度之間的關系就可以 得到標準曲線。

1．2．2 噴墨點陣的制備與讀取

利用噴墨打印機配套的軟件 Epson Print CD 設 計好噴墨點陣，然后將經過紫外/臭氧處理后的空白 藍光光盤固定在打印機自帶的前置托盤中，通過打 印軟件驅動將設計好的點陣打印在光盤的聚碳酸酯 表面。本文中設計了兩種點陣: 一種是面積一定、灰 度不同的點陣; 另一種是灰度一定、面積不同的點 陣。利用浦科特光驅及其配套的光盤質量診斷軟件 PlexUTILITIES( v1． 3． 3，http: / /plextoramericas． com) 以 6X 的速度實現對噴墨點陣光盤的掃描，同時利 用數據采集卡實現對光驅內部光電探測器中光強信 號的采集。

2 結果與討論

基于藍光光盤掃描成像技術能夠準確分辨出的點陣的尺寸和灰度值是決定檢測通量的關鍵技術指 標。作為驗證性實驗設計了不同大小，不同灰度值 的點陣，對 BD 光盤陣列進行掃描成像后，對點陣進 行量化分析。生物素－鏈霉親和素反應是一種新型的生物反 應放大系統，親和素也叫抗生物素蛋白，它與生物素 間的作用是目前已知強度最高的非共價作用，親和 常數( K) 為 1015 mol·L－1 ，比抗原與抗體間的親和力 ( K = 105 ～ 1011 mol /L) 至少高 1 萬倍，所以生物素－ 鏈霉親和素反應經常用于生物反應體系中作為定量 檢測的模型工具。

3 結論

提出了基于藍光光盤掃描成像技術的生物 分子定量檢測的方案，通過對光盤表面噴墨點陣進 行分析，表明藍光光盤掃描成像技術可以檢測到直 徑最小為 100 μm 的點，且可以全光盤成像，具有高 通量的優勢; 通過對生物素－鏈霉親和素反應的定 量檢測，得到不同濃度的生物反應與像素值之間良 好的關系曲線。在之后的工作中可以利用微接觸打 印技術或者生物點樣儀進行自動加樣，解決手動加 樣繁瑣等問題，同時結合抗原抗體的特異性反應，實 現光盤表面生物點陣的制備，充分發揮藍光光盤掃描成像技術的檢測優勢。此外，除了生物素－鏈霉 親和素反應，還可以在光盤表面進行雙抗體夾心結 構、間接競爭結構等更為復雜的反應體系，使得藍光 光盤成像技術定量檢測方法可以應用在水質檢測、 環境保護、食品安全和醫療診斷等眾多領域。