《Journal of Fluorescence》：Optical Investigation of DNA Behaviour in Flow using Confocal Detection Incorporated with Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS)
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本研究聚焦于生物大分子DNA在流动中的行为，利用共聚焦检测与荧光相关光谱学（FCS）联用技术，实时探究了DNA的流变特性和流动特征，揭示了DNA在不同流速下的扩散与流动主导区域，为微流体技术及生物医学应用提供了重要见解。
DNA作为生命活动的核心分子，在生物体内参与众多关键过程，其在流动环境中的行为对于理解生物物理现象以及开发相关生物技术至关重要。然而，目前对于DNA在微流体通道中流动行为的研究仍存在诸多空白，尤其是在实时监测其流变特性方面。为了填补这一知识缺口，国外某研究机构的研究人员开展了一项创新性研究，利用共聚焦检测与荧光相关光谱学（FCS）联用技术，深入探究了DNA在流动中的扩散与流动主导区域，以及其在不同流速下的形态变化。该研究不仅为微流体技术的发展提供了重要的理论依据，也为生物医学领域中DNA相关检测与分析技术的进步奠定了基础，其成果发表在《Journal of Fluorescence》上。
研究人员采用了共聚焦荧光显微镜（FM）结合FCS的光学配置，通过自制的共聚焦FM装置，利用488 nm连续氩离子激光激发荧光，并通过雪崩光电二极管（APD）探测器收集绿色荧光信号。实验中，研究人员制备了聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流体芯片，并将其与注射泵相连，以实现对DNA溶液的精确操控。为了标记DNA，研究人员选择了YOYO-1染料，该染料与双链DNA结合后会产生显著的荧光增强效应，且其吸收和发射波长均在所用滤光片的检测范围内。通过对不同浓度的DNA-YOYO复合物溶液在不同流速下的荧光信号进行分析，研究人员成功获得了DNA在流动中的自相关曲线，并据此计算出了扩散时间（τdiff）和流动时间（τflow）等关键参数。
研究结果显示，在无流动时，DNA的自相关曲线符合三维扩散模型，其扩散系数（DDNA）计算值与文献报道相符。随着流速的增加，DNA的行为逐渐从扩散主导转变为流动主导，当流速达到0.3 μl/min时，系统进入流动主导区域。此外，研究人员还通过单分子成像技术观察到，在低流速下，DNA分子呈现出部分伸展状态，其端到端长度的分布较宽，且在不同实验重复中存在一定的差异。这种差异可能与微流体通道中的局部剪切率不同有关。通过计算Weissenberg数（Wi），研究人员进一步分析了DNA在流动中的伸展程度，并发现其与流速密切相关。
该研究的结论强调了微流体技术在研究生物大分子流动行为方面的巨大潜力，以及共聚焦检测与FCS联用技术在实时监测DNA流变特性方面的优势。其成果不仅为深入理解DNA在微流体环境中的物理行为提供了重要依据，也为开发新型生物传感器、DNA测序技术以及药物递送系统等生物医学应用奠定了坚实的理论基础。此外，该研究还为微流体芯片的设计与优化提供了指导，有助于提高其在生物医学检测中的性能和效率。
