分子間相互作用檢測(cè)

分子間相互作用的檢測(cè)1Biopolymers:Nucleic

acid(DNA,RNA)核酸Protein蛋白質(zhì)Other

biomolecules:Saccharide糖類(lèi)

Lipid脂類(lèi)

Others2生命中的生物分子膜融合機(jī)理圖解34常規(guī)檢測(cè)方法光譜測(cè)量法（spectrophotometry）DNA印跡（DNA

footprinting）平衡透析（equilibrium

dialysis）

凝膠過(guò)濾（gel

retardation

studies）熒光淬滅（fluorescence

quenching）微量熱技術(shù)（Microcalorimetry）超速離心法（ultracentrifugation）分子本身或使用標(biāo)記物后發(fā)光或顯色結(jié)合后能引起物理特性變化。新型傳感器技術(shù)能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。表面等離子(surface

plasmon

resonance,SPR)石英晶體微天平(Quartz

crystal

micro-balance

and

QCM-D)雙偏振(Dual

polarisation

interfernmetry,DPI)5Microcalorimetryfunction

structureenergeticsThermodynamics

information差式掃描量熱技術(shù)Differential

Scanning

Calorimetry

(DSC)等溫滴定量熱技術(shù)Isothermal

Titration

Calorimetry

(ITC)6熱流型(Heat

Flux)條件:外界提供給樣品和參比品相同能量參數(shù):樣品和參比品兩端的溫差T8Journal

of

Biomolecular

Techniques

21(2010)167–1939Experimental

setup

for

a

DSC

experiment.Journal

of

Biomolecular

Techniques

21(2010)167–193Example

of

DSC

data

for

thermal

melting

of

a

13-mer

DNA

duplex.10Biochim

Biophys

Acta.

1788(2009

)

2160–216811表面等離子

技術(shù)(surface

plasmon

resonancetechnology，SPR)121909年：Sommerfeld從麥克斯韋的電磁理論出發(fā)，引入了復(fù)介電常數(shù)的概念，得到了局限在表面附近的電磁波的波解。1957年：Ritchie首次發(fā)現(xiàn)了金屬等離子

現(xiàn)象，為表面等離子儀的誕生提供了理論依據(jù)。20世紀(jì)60年代：Otto和Krets

ann等人研究了金屬和介質(zhì)界面用光學(xué)方法激發(fā)SPR的問(wèn)題。分別設(shè)計(jì)了兩種棱耦合方式。1990年：第一臺(tái)商業(yè)制造的生物傳感器誕生—發(fā)展歷史13等離子體是物質(zhì)第四態(tài)固體冰液體水氣體水汽等離子體電離氣體00C1000C100000C溫度二基本原理141

金屬等離子體金屬的價(jià)電子為整個(gè)晶體共有，形成所謂的費(fèi)米電子氣。被形象地稱為“金屬離子浸沒(méi)于電子的海洋中”。和氣體放電中的等離子體相似，因此也可把金屬看成是一種電荷密度很高的低溫等離子體。金屬受到電磁干擾時(shí),其電子密度分布就會(huì)變化,導(dǎo)致局部電子密度振蕩,并以波的形式15來(lái)。等離子振蕩2

基本光學(xué)原理沿X軸方向

而振幅衰減的一個(gè)波，這就是衰逝波。衰逝波最后仍返回第一介質(zhì)，總的來(lái)說(shuō)光的能量沒(méi)有進(jìn)入第二介質(zhì)16產(chǎn)生表面等離子的條件近場(chǎng)波矢K和SPW的波矢相等17入射波長(zhǎng)/入射角固定時(shí)反射光強(qiáng)與入射角/入射波長(zhǎng)的關(guān)系角和波長(zhǎng)18：固定θin，改變?chǔ)薸n，觀測(cè)光（一）波長(zhǎng)調(diào)強(qiáng)（二）角度調(diào)

：固定λin，改變?chǔ)萯n，觀測(cè)光強(qiáng)SPR的

是入射光的衰勢(shì)波與介質(zhì)表面的等離子波形成三表面等離子儀19熱電公司推

出的FT-SPR檢測(cè)模塊-SPR100特征：固定入射 光的角度，利用 不同的波長(zhǎng)掃描，當(dāng)在某一特定波長(zhǎng)發(fā)生等離子

現(xiàn)象時(shí)，入射 能量幾乎被完全 吸收，從而檢測(cè)金屬表面分子間的相互作用。（一）波長(zhǎng)調(diào)20瑞典Biacore公司的Biacore

系列SPR儀（二）角度調(diào)211

Biacore3000SPR儀的光學(xué)原理SPW，SPR角SPR角隨金表面折射率的變化而變化，而折射率的變化又與金表面結(jié)合的分子質(zhì)量成正比2223IFC表面的凹槽與傳感

形成四個(gè)液體池，它們與光學(xué)表面的脊精確對(duì)應(yīng)從而保證系統(tǒng)組分間良好的光學(xué)接觸2

樣品池flow

cell243

SPR儀的傳感（sensor

chip）傳感：玻璃表面覆蓋金層金層上另有一覆層25CM5傳感結(jié)構(gòu)模式圖OHC

ONOC

OOOligandNHC

OEDC/NHSNH2ligand26L1傳感結(jié)構(gòu)模式圖27NTA傳感結(jié)構(gòu)模式圖284

SPR傳感圖2930.Simple

yes/no

answers

are

required

for

a

wide

variety

ofapplications,

for

example

to:search

for

binding

partnersscreen

for

inhibitor

specificitytest

for

cross-reactivitylook

for

activity

after

purificationtest

cell

culture

lines

for

the

expression

of

a

given

proteinSpecificity31Kinetics:

rates

of

reactionThe

kinetics

of

an

interaction,

i.e.

the

rates

of

complexformation

(ka)and

dissociation

(kd),

can

be

determinedfromthe

information

in

a

sensorgram.32Affinity:

the

strength

of

binding33The

affinity

of

an

interaction

is

determined

from

thelevel

of

binding.Multiple

interactionsThe

abilityof

different

antibodies

to

bindsimultaneously

to

an

antigen

canbe

used

to

map

epitopes

on

the

antigen.34Colloids

and

Surfaces

B:

Biointerfaces

70

(2009)

1–635Direct

detection

of

CEA

in

human

serumearly

detection

of

inherited

breast

cancerdetection

of

DNA

mutationsBioChem

(2009)

393:1173–11823637(Quartz

crystalmicro-balance)石英晶體微天平在石英晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，會(huì)使晶格的電荷中心發(fā)生偏移而極化，在晶片相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場(chǎng)；反之，若在石英晶體的兩極加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。38—壓電效應(yīng)(Piezoelectric

effect)1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟二壓電諧振(Piezoelectric

resonance)Piezoelectric

resonance39Rigid

film40三

Sauerbrey方程條件

：1.剛性物質(zhì)

2.空氣中soft

film41四耗散型石英晶體微天平Quartz

crystal

microbalance

with

dissipationRing

-

down42Impluse

ExcitationQ-sense（QCMD）瑞典Q-Sense

E443五傳感圖44六QCMD技術(shù)在生物學(xué)上的應(yīng)用45Colloids

and

Surfaces

B:Biointerfaces

，27(2003)295-3011

生物材料生物相容性和免疫原性的研究46Soft

Matter,2010,6,5286-52882顆粒結(jié)構(gòu)的研究4748網(wǎng)上資源：

com

1

Biochim

Biophys

Acta.

1788(2009

)

2160–2168.2

Journal

of

Biomolecular

Techniques

21(2010)167–193

.3

Su

et

al.,

J.

Phys

Chem,

B

102

(1998)

81004

Freeman

et

al.,