CN106898407A - 一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置及方法，装置包括显微镜，显微镜的载物台上设置有微流通道，微流通道由盖玻片和载玻片组成，微流通道内设置有两根光纤，两根光纤外部均套有玻璃毛细管，玻璃毛细管被固定在可调的光纤调节架上，其中一根光纤的另一端连接有Y型的光纤耦合器，Y型的光纤耦合器的另外两臂分别连接带通滤波器和光纤激光器，带通滤波器的另一端连接光电探测器，另一根光纤的另一端连接有激光器。方法具体步骤如下：步骤1：制备用于精准操控的抛物线形光纤尖端；步骤2：将微透镜固定在光纤尖端；步骤3：利用步骤2中组装好的微透镜来捕获和操控荧光纳米颗粒；步骤4：捕获和操控DNA分子。
Description
技术领域
本发明属于纳米光镊技术领域，涉及一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置方法。
背景技术
传统光镊是一种远场光镊技术，它利用一个高数值孔径的物镜，将自由空间的激光束汇聚后，产生一个光学势阱，可无接触、无损害地捕获和操控微小粒子，是研究物理科学、细胞生物学以及分子生物学强有力的工具。
近些年来，由于近场光镊技术能突破衍射极限，越来越受到国际上的关注。现有的近场光镊技术包括等离激元光镊、狭缝波导以及光子晶体谐振腔等。这些近场光镊技术基于纳米天线，纳米波导以及光子晶体等纳米结构，利用谐振波或者倏逝波将光场局域在近场区域，从而突破衍射极限，能操控纳米量级的粒子。
传统光镊所用的激光束存在衍射极限，当用于捕获直径小于一百纳米的物体(比如瑞利粒子和生物分子)时，捕获的强度和精度都很低。另外，由于传统光镊需要高数值孔径的物镜和自由空间的光学系统，导致整个装置比较庞大，不够集成化和微型化。
现有的近场光镊技术都基于纳米天线、纳米波导和光子晶体等纳米结构，需要复杂的纳米制造工艺。而且，这些纳米结构大都固定在特定的基板上，只能在二维平面内操控纳米颗粒或生物分子，但在三维精准、无损操控上仍面临巨大挑战。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置及方法，解决了现有技术中存在的传统光镊捕获的强度和精度都很低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置，包括显微镜，所述显微镜的载物台上设置有微流通道，所述微流通道由盖玻片和载玻片组成，所述微流通道内设置有两根光纤，两根所述光纤外部均套有玻璃毛细管，所述玻璃毛细管被固定在可调的光纤调节架上，其中一根所述光纤的另一端连接有Y型的光纤耦合器，所述Y型的光纤耦合器的另外两臂分别连接带通滤波器和光纤激光器，所述带通滤波器的另一端连接光电探测器，另一根所述光纤的另一端连接有激光器。
所述显微镜的顶部设置有电荷耦合元件，所述显微镜的载物台上方设置有物镜。
本发明还公开了一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，具体步骤如下：
步骤1：制备用于精准操控的抛物线形光纤尖端；
步骤2：将微透镜固定在光纤尖端；
步骤3：利用步骤2中组装好的微透镜来捕获和操控荧光纳米颗粒；
步骤4：捕获和操控DNA分子。
所述步骤1中光纤尖端的具体的制备方法如下：
步骤1.1：用光纤剥线钳剥去光纤中间的涂覆层得到一段长为1～2厘米、直径为100～125微米的裸光纤；
步骤1.2：将步骤1.1制得的裸光纤套进一个内径为0.9～1.0毫米，长度为100～150毫米的玻璃毛细管中；
步骤1.3：把裸露的光纤水平放置于酒精灯上方的外焰处，在500～550度的条件下，静置28～38秒待光纤达到熔点后，以2毫米每秒的速度将熔融的部分拉细，当拉细的部分在1.6～1.8毫米的长度内直径从120～130微米减少到8～10微米时，把拉制的速度提高到10～15毫米每秒，快速将光纤拉断；
步骤1.4：把拉断后的光纤放置到显微镜下观察，可见光纤探针的尖端呈抛物线形，即得抛物线形光纤尖端。
所述步骤2中
固定的条件：微透镜的尺寸与光纤尖端的直径相匹配；
固定的方法：微透镜与光纤探针通过静电吸引原理进行固定；
固定后的状态：微透镜与光纤会稳定地粘附在一起，且光纤尖端的轴线与微透镜中心的偏差会一直保持在250nm以内。
所述步骤3中捕获和操控荧光纳米颗粒的具体步骤如下：
步骤3.1：将制备好的光纤尖端-微透镜组合结构用光纤调节架将其伸入微流通道中，并整体置于显微镜载物台上；
步骤3.2：用微型移液器吸取平均直径为85～90纳米荧光纳米颗粒悬浮液注入微流通道中，使液滴完全浸没光纤尖端和微透镜；
步骤3.3：光纤的另一端经过一个光纤耦合器后与一台808纳米激光器相连；
步骤3.4：在显微镜下观察单个的荧光纳米颗粒被光子纳米喷射捕获引起后散射光信号的变化。
所述步骤4中捕获和操控DNA分子的具体步骤如下：
步骤4.1：用一只微型移液器将微流通道中的荧光纳米颗粒悬浮液吸出，用另外一只微型移液器往微流通道中滴加DNA分子悬浮液；
步骤4.2：将另一根光纤通过光纤调节架伸入微流通道，与步骤3中所用的抛物线光纤尖端水平相对；
步骤4.3：把功率为100～200微瓦，波长为450～600纳米的激光通入此光纤中，从侧向照射悬浮液中的DNA分子；
步骤4.4：在显微镜下观察DNA分子绿色的散射光。
步骤4.5：往抛物线光纤尖端中通入808纳米的激光，经过微透镜的汇聚后产生光子纳米喷射，DNA分子被捕获在光子纳米喷射中。
所述DNA分子为3.4千碱基对的质粒DNA分子，具体的制备方法是：用质粒小量提取试剂盒从大肠杆菌菌种DH5α中提取出质粒DNA分子，然后保存在DNA洗脱液中，所述洗脱液含有10毫摩尔的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐，pH值为8.5。
本发明的有益效果是：
1.此纳米光镊利用光子纳米喷射效应，把光汇聚在微透镜的近场，突破了传统光镊的衍射极限，能精准操控直径小于一百纳米物体；
2.此光操控的方法仅仅需要一根微型的光纤和一个微透镜，不需要高数值孔径的物镜和自由空间的光学系统，能够集成化和微型化，而且避免了复杂的纳米结构和漫长的纳米制造过程；
3.本装置不需要固定在特定的基板上，而且光纤能够灵活地移动，因此能在三个维度上精准地操控目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置及方法的装置结构图。
图2是本发明一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置及方法的捕获和操控荧光纳米颗粒的过程图；
其中a1为微透镜没有粘附在光纤尖端时的示意图；
a2为微透镜靠近并最终粘附在光纤尖端时的示意图；
b1为在0-12～5秒时捕获纳米颗粒的示意图；
b2为在12.5～51.5秒时捕获纳米颗粒的示意图；
b3为在51.5～64.7秒时捕获纳米颗粒的示意图；
c为散射信号在时域上的分布图；
d为纳米颗粒三维精准移动的轨迹图；
图3是本发明一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置及方法的捕获和操控DNA分子的过程图；
其中a为捕获和操控DNA分子过程的代表图；
b为捕获和操控DNA分子过程的代表图；
c为捕获和操控DNA分子过程的代表图；
d为DNA分子受到激光的辐照后的散射光图；
e为DNA分子的平均捕获时间随着功率的变化曲线图；
f为DNA分子的后散射信号图；
图中，1.光纤耦合器，2.带通滤波器，3.光电探测器，4.激光器，5.光纤，6.光纤激光器，7.电荷耦合元件，8.显微镜，9.物镜，10.玻璃毛细管，11.微流通道，12.盖玻片，13.载玻片，14.光纤调节架，15.载物台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置，如图1所示，包括显微镜8，所述显微镜8的载物台15上设置有微流通道11，所述微流通道11由盖玻片12和载玻片13组成，所述微流通道11内设置有两根光纤5，两根所述光纤5外部均套有玻璃毛细管10，所述玻璃毛细管10被固定在可调的光纤调节架14上，其中一根所述光纤5的另一端连接有Y型的光纤耦合器1，所述Y型的光纤耦合器1的另外两臂分别连接带通滤波器2和光纤激光器6，所述带通滤波器2的另一端连接光电探测器3，另一根所述光纤5的另一端连接有激光器4。
所述显微镜8的顶部设置有电荷耦合元件7，所述显微镜8的载物台15上方设置有物镜9。
光纤耦合器1为分束比为1:9的Y型的光纤耦合器，激光器4为398或532纳米激光器，光纤激光器6为808纳米光纤激光器，光电探测器3为InGaAs偏置的光电探测器或光谱仪，光电探测器和光纤光谱仪内部分别集成了一个790-1200和500-790纳米的带通滤波器2，光电探测器用于实时探测808纳米波长的后散射光，而光谱仪用于收集荧光纳米颗粒的荧光,，二者根据需要进行选择或组合。
显微镜8用于观察和记录实验的过程，物镜9的放大倍数为100倍，数值孔径为0.73，工作距离为1.0毫米，显微镜8连接的电荷耦合元件7与电脑相连，用于获取图像和记录视频，整个显微视野的放大倍数为1000倍。
两根光纤5用玻璃毛细管10套住用于保护光纤5，之后光纤5被固定在两个可调的光纤调节架14上，光纤调节架14移动的精度为50纳米。两根光纤5的末端伸入微流通道11中，微流通道11由盖玻片12和载玻片13组成，微流通道11放置在显微镜8的载物台15上，载物台15可以三维移动，精度为50纳米。
808纳米激光器用于产生光捕获力；398或532纳米激光器分别用于激发荧光纳米颗粒或者照射DNA分子，以便能在普通的光学显微镜下观察纳米颗粒和DNA分子。
一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，具体步骤如下：
步骤1：制备用于精准操控的抛物线形光纤尖端
光纤探针由一根标准的单模光纤经加热拉制法制备而成。标准单模光纤是Corning SMF-28，芯径为8.2微米，包层直径为125微米，连接头类型为FC/PC。
具体的制备方法如下：
步骤1.1：用光纤剥线钳剥去光纤中间的涂覆层得到一段长为1～2厘米、直径为100～125微米的裸光纤；
步骤1.2：将步骤1.1制得的裸光纤套进一个内径为0.9～1.0毫米，长度为100～150毫米的玻璃毛细管中；
步骤1.3：把裸露的光纤水平放置于酒精灯上方的外焰处，在500～550度的条件下，静置28～38秒待光纤达到熔点后，以2毫米每秒的速度将熔融的部分拉细，当拉细的部分在1.6～1.8毫米的长度内直径从120～130微米减少到8～10微米时，把拉制的速度提高到10～15毫米每秒，快速将光纤拉断；
步骤1.4：把拉断后的光纤放置到显微镜下观察，可见光纤探针的尖端呈抛物线形，即得抛物线形光纤尖端。
步骤2：将微透镜固定在光纤尖端
固定的条件：微透镜的尺寸与光纤尖端的直径相匹配；
固定的方法：微透镜与光纤探针通过静电吸引原理进行固定，即用氨基修饰聚苯乙烯或者二氧化钛微透镜使其携带正电荷，而拉制得到的光纤尖端表面天然带有负电荷，这种正负电荷的静电吸引使两者能稳定地粘附在一起。为了使光纤尖端和微透镜的轴线对准，首先用光梯度力将微透镜捕获在光纤尖端的光轴上，然后向前移动光纤使其接触到微透镜。通过这种方法可以将光纤尖端的轴线与微透镜中心的偏差降低到250nm以下；
完成后的状态：微透镜与光纤会稳定地粘附在一起，且光纤尖端的轴线与微透镜中心的偏差会一直保持在250nm以内。
步骤3：利用组装好的微透镜来捕获和操控荧光纳米颗粒
具体操作步骤如下：
步骤3.1：将制备好的光纤尖端-微透镜组合结构用光纤调节架将其伸入微流通道中，并整体置于显微镜载物台上；
步骤3.2：用微型移液器吸取平均直径为85～90纳米荧光纳米颗粒悬浮液注入微流通道中，使液滴完全浸没光纤尖端和微透镜；
步骤3.3：光纤的另一端经过一个光纤耦合器后与一台808纳米激光器相连；
步骤3.4：在显微镜下观察单个的荧光纳米颗粒被光子纳米喷射捕获引起后散射光信号的变化。
其中，步骤3.2：中荧光纳米颗粒的悬浮液的制备是先将纳米颗粒的粉末用去离子水稀释，使悬浮液的颗粒浓度分别约为2.1×104微粒每微升，然后用超声机超声五分钟得到。
步骤3.3中光纤的另一端经过一个光纤耦合器后与一台808纳米激光器相连后，往光纤中通入波长为808纳米的激光，近红外波段：750-1064纳米，但是808纳米最好，一是因为这个波长的光对生物体的吸收较少，不易对生物体造成伤害，二是因为808纳米能产生更加强的光子纳米喷射。激光在经过光纤尖端-微透镜组合结构的汇聚之后，产生一个光强高度集中的光子纳米喷射，这个光子纳米喷射对荧光纳米颗粒产生光梯度力的作用，而光梯度力的方向指向微透镜的后表面，当荧光纳米颗粒运动到微透镜附近时，光梯度力会将荧光纳米颗粒拉到微透镜背后聚焦点处，最终，单个的荧光纳米颗粒将会被光子纳米喷射捕获，通过移动光纤调节架进而移动光纤尖端-微透镜组合结构，使得被捕获的荧光纳米颗粒可以在三维空间上任意操控，操控精度为50纳米。而且，在捕获和操控的过程中会引起后散射光信号的变化，后散射光的波长是808纳米，通过一个光电探测器进行探测，为了排除周围环境可见光的影响，光电探测器配备了一个790-1200纳米的带通滤波器。
探测的结果如下：当荧光纳米颗粒被稳定地捕获住时，由于荧光纳米颗粒的存在，后散射光信号会增强，并产生信号抖动，因为由于荧光纳米颗粒在液体中的布朗运动引起的。当荧光纳米颗粒被释放后，后散射光信号也随之下降，恢复到捕获前的状态。
步骤4：捕获和操控DNA分子
具体步骤如下：
步骤4.1：用一只微型移液器将微流通道中的荧光纳米颗粒悬浮液吸出，用另外一只微型移液器往微流通道中滴加DNA分子悬浮液；
步骤4.2：将另一根光纤通过光纤调节架伸入微流通道，与步骤3中所用的抛物线光纤尖端水平相对；
步骤4.3：把功率为100～200微瓦，波长为450～600纳米的激光通入此光纤中，从侧向照射悬浮液中的DNA分子；
步骤4.4：在显微镜下观察DNA分子绿色的散射光。
其中，DNA分子为3.4千碱基对的质粒DNA分子，具体的制备方法是：用质粒小量提取试剂盒从大肠杆菌菌种DH5α中提取出质粒DNA分子，然后将DNA分子保存在DNA洗脱液中，洗脱液含有10毫摩尔的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐，pH值为8.5。
步骤4.5：往抛物线光纤尖端中通入808纳米的激光，经过微透镜的汇聚后产生光子纳米喷射，DNA分子被捕获在光子纳米喷射中。
为了能用普通的光学显微镜观察DNA分子，将另一根光纤通过光纤调节架伸入微流通道，与捕获和操控所用的抛物线光纤尖端水平相对，然后把功率为150微瓦，波长为532纳米的激光通入此光纤中，从侧向照射悬浮液中的DNA分子，DNA分子受到激光的辐照后，会发生散射现象，散射光经过物镜的收集进入显微镜中，因此，可以在显微镜下观察到DNA分子绿色的散射光。在被捕获之前，DNA分子在溶液中受到布朗运动，当往光纤尖端-微透镜组合结构中通入功率为5毫瓦的激光时，单个DNA分子由于光梯度力的作用被成功地捕获，经过一段时间后，DNA分子会因为布朗运动和环境抖动而被释放。
实施例1
捕获和操控荧光纳米颗粒：
过程如图2(a)所示，当微透镜没有粘附在光纤尖端，如图2(a1)所示，此时测得的后散射光信号比较低；当微透镜靠近并最终粘附在光纤尖端后，如图2(a2)所示，后散射信号会先产生一定的抖动，因为此时粘附还不够稳定，一段时间后，后散射信号上升一个阶梯并趋于稳定，证明微透镜已经固定在光纤上。
往光纤中通入波长为808纳米的激光，单个85纳米大小的荧光纳米颗粒将会被光子纳米喷射捕获，并引起后散射光信号的变化，如图2(b)所示，从微透镜输出的功率经过测量为3.2毫瓦，因此捕获势阱的功率密度约为1.2×1010瓦每平方米，这个功率密度比传统光镊低1-2个数量级，因此对生物样品不会产生光损害。
探测到的后散射信号分成三个连续的区间，在0～12.5秒时，没有捕获纳米颗粒；在12.5～51.5秒时，稳定地捕获住了一个纳米颗粒；在51.5～64.7秒时，释放纳米颗粒。三个后散射信号的区间分别对应图2(b1)到(b3)的荧光照片。
另外，后散射信号的抖动是由纳米颗粒的布朗运动引起的，布朗运动的强弱代表着捕获强度的强弱。
对第二个区间的后散射信号先进行柱状图分析，发现后散射信号在时域上呈高斯分布，如图2(c)的柱状图所示，说明纳米颗粒被捕获在一个谐振势阱中。
对后散射信号经行傅里叶变换，得到能量谱密度，如图2(c)所示，通过对能量谱密度进行频谱分析，可以算出荧光纳米颗粒的捕获强度为0.13皮牛每纳米每瓦。该捕获强度比传统光镊和等离激元光镊高两个数量级。在稳定捕获纳米颗粒之后，可以通过移动光纤对纳米颗粒进行三维精准移动，移动的轨迹如图2(d)所示。整个过程中，纳米颗粒在x-y平面被移动了60微米，在z平面被移动了10微米。
实施例2
捕获和操控DNA分子：
相比于纳米颗粒，单个生物分子更加难以捕获和操控，因为生物分子折射率更低，尺寸更小，而且形状不规则。
在被捕获之前，质粒DNA分子在溶液中受到布朗运动，当往光纤中通入功率为5毫瓦的激光时，单个DNA分子被成功地捕获，经过一段时间后，DNA分子会因为布朗运动和环境抖动而被释放，整个过程的代表图片如图3(a～c)所示。
为了能用普通的光学显微镜观察DNA分子，我们把功率为150微瓦，波长为532纳米的激光通入光纤2，从侧向照射DNA分子，DNA分子受到激光的辐照后，可以在显微镜下观察到绿色的散射光，如图3(d)所示。
DNA分子的平均捕获时间随着功率的变化曲线，如图3(e)所示。当功率小于3毫瓦时，捕获时间接近于零，也就是功率太低时没有捕获的情况发生；当功率大于3毫瓦时，捕获时间随着功率的增大呈线性增大，因为物体受到的光力与功率成正比。
DNA分子的后散射信号也被进行实时探测，如图3(f)所示。DNA分子的后散射信号也分成三个连续的区间，在0-8.5秒时，没有捕获DNA分子，此时后散射信号较低；在8.5-31.5秒时，稳定地捕获住了单个DNA分子，此时后散射信号上升一个阶梯，而且抖动会增大；在31.5-40.7秒时，纳米颗粒被释放，后散射信号恢复到第一个区间的水平。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置，其特征在于，包括显微镜(8)，所述显微镜(8)的载物台(15)上设置有微流通道(11)，所述微流通道(11)由盖玻片(12)和载玻片(13)组成，所述微流通道(11)内设置有两根光纤(5)，两根所述光纤(5)外部均套有玻璃毛细管(10)，所述玻璃毛细管(10)被固定在可调的光纤调节架(14)上，其中一根所述光纤(5)的另一端连接有Y型的光纤耦合器(1)，所述Y型的光纤耦合器(1)的另外两臂分别连接带通滤波器(2)和光纤激光器(6)，所述带通滤波器(2)的另一端连接光电探测器(3)，另一根所述光纤(5)的另一端连接有激光器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊装置，其特征在于，所述显微镜(8)的顶部设置有电荷耦合元件(7)，所述显微镜(8)的载物台(15)上方设置有物镜(9)。
3.一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：制备用于精准操控的抛物线形光纤尖端；
步骤2：将微透镜固定在光纤尖端；
步骤3：利用步骤2中组装好的微透镜来捕获和操控荧光纳米颗粒；
步骤4：捕获和操控DNA分子。
4.根据权利要求3所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述步骤1中光纤尖端的具体的制备方法如下：
步骤1.1：用光纤剥线钳剥去光纤中间的涂覆层得到一段长为1～2厘米、直径为100～125微米的裸光纤；
步骤1.2：将步骤1.1制得的裸光纤套进一个内径为0.9～1.0毫米，长度为100～150毫米的玻璃毛细管中；
步骤1.3：把裸露的光纤水平放置于酒精灯上方的外焰处，在500～550度的条件下，静置28～38秒待光纤达到熔点后，以2毫米每秒的速度将熔融的部分拉细，当拉细的部分在1.6～1.8毫米的长度内直径从120～130微米减少到8～10微米时，把拉制的速度提高到10～15毫米每秒，快速将光纤拉断；
步骤1.4：把拉断后的光纤放置到显微镜下观察，可见光纤探针的尖端呈抛物线形，即得抛物线形光纤尖端。
5.根据权利要求3所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述步骤2中
固定的条件：微透镜的尺寸与光纤尖端的直径相匹配；
固定的方法：微透镜与光纤探针通过静电吸引原理进行固定；
固定后的状态：微透镜与光纤会稳定地粘附在一起，且光纤尖端的轴线与微透镜中心的偏差会一直保持在250nm以内。
6.根据权利要求3所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述步骤3中捕获和操控荧光纳米颗粒的具体步骤如下：
步骤3.1：将制备好的光纤尖端-微透镜组合结构用光纤调节架将其伸入微流通道中，并整体置于显微镜载物台上；
步骤3.2：用微型移液器吸取平均直径为85～90纳米荧光纳米颗粒悬浮液注入微流通道中，使液滴完全浸没光纤尖端和微透镜；
步骤3.3：光纤的另一端经过一个光纤耦合器后与一台808纳米激光器相连；
步骤3.4：在显微镜下观察单个的荧光纳米颗粒被光子纳米喷射捕获引起后散射光信号的变化。
7.根据权利要求3所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述步骤4中捕获和操控DNA分子的具体步骤如下：
步骤4.1：用一只微型移液器将微流通道中的荧光纳米颗粒悬浮液吸出，用另外一只微型移液器往微流通道中滴加DNA分子悬浮液；
步骤4.2：将另一根光纤通过光纤调节架伸入微流通道，与步骤3中所用的抛物线光纤尖端水平相对；
步骤4.3：把功率为100～200微瓦，波长为450～600纳米的激光通入此光纤中，从侧向照射悬浮液中的DNA分子；
步骤4.4：在显微镜下观察DNA分子绿色的散射光；
步骤4.5：往抛物线光纤尖端中通入808纳米的激光，经过微透镜的汇聚后产生光子纳米喷射，DNA分子被捕获在光子纳米喷射中。
8.根据权利要求7所述的一种精准操控纳米颗粒和生物分子的纳米光镊方法，其特征在于，所述DNA分子为3.4千碱基对的质粒DNA分子，具体的制备方法是：用质粒小量提取试剂盒从大肠杆菌菌种DH5α中提取出质粒DNA分子，然后保存在DNA洗脱液中，所述洗脱液含有10毫摩尔的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐，pH值为8.5。
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