分子间相互作用检测

分子间相互作用的检测1Biopolymers:Nucleic

acid(DNA,RNA)核酸Protein蛋白质Other

biomolecules:Saccharide糖类

Lipid脂类

Others2生命中的生物分子膜融合机理图解34常规检测方法光谱测量法（spectrophotometry）DNA印迹（DNA

footprinting）平衡透析（equilibrium

dialysis）

凝胶过滤（gel

retardation

studies）荧光淬灭（fluorescence

quenching）微量热技术（Microcalorimetry）超速离心法（ultracentrifugation）分子本身或使用标记物后发光或显色结合后能引起物理特性变化。新型传感器技术能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。表面等离子(surface

plasmon

resonance,SPR)石英晶体微天平(Quartz

crystal

micro-balance

and

QCM-D)双偏振(Dual

polarisation

interfernmetry,DPI)5Microcalorimetryfunction

structureenergeticsThermodynamics

information差式扫描量热技术Differential

Scanning

Calorimetry

(DSC)等温滴定量热技术Isothermal

Titration

Calorimetry

(ITC)6热流型(Heat

Flux)条件:外界提供给样品和参比品相同能量参数:样品和参比品两端的温差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表面等离子

技术(surface

plasmon

resonancetechnology，SPR)121909年：Sommerfeld从麦克斯韦的电磁理论出发，引入了复介电常数的概念，得到了局限在表面附近的电磁波的波解。1957年：Ritchie首次发现了金属等离子

现象，为表面等离子仪的诞生提供了理论依据。20世纪60年代：Otto和Krets

ann等人研究了金属和介质界面用光学方法激发SPR的问题。分别设计了两种棱耦合方式。1990年：第一台商业制造的生物传感器诞生—发展历史13等离子体是物质第四态固体冰液体水气体水汽等离子体电离气体00C1000C100000C温度二基本原理141

金属等离子体金属的价电子为整个晶体共有，形成所谓的费米电子气。被形象地称为“金属离子浸没于电子的海洋中”。和气体放电中的等离子体相似，因此也可把金属看成是一种电荷密度很高的低温等离子体。金属受到电磁干扰时,其电子密度分布就会变化,导致局部电子密度振荡,并以波的形式15来。等离子振荡2

基本光学原理沿X轴方向

而振幅衰减的一个波，这就是衰逝波。衰逝波最后仍返回第一介质，总的来说光的能量没有进入第二介质16产生表面等离子的条件近场波矢K和SPW的波矢相等17入射波长/入射角固定时反射光强与入射角/入射波长的关系角和波长18：固定θin，改变λin，观测光（一）波长调强（二）角度调

：固定λin，改变θin，观测光强SPR的

是入射光的衰势波与介质表面的等离子波形成三表面等离子仪19热电公司推

出的FT-SPR检测模块-SPR100特征：固定入射 光的角度，利用 不同的波长扫描，当在某一特定波长发生等离子

现象时，入射 能量几乎被完全 吸收，从而检测金属表面分子间的相互作用。（一）波长调20瑞典Biacore公司的Biacore

系列SPR仪（二）角度调211

Biacore3000SPR仪的光学原理SPW，SPR角SPR角随金表面折射率的变化而变化，而折射率的变化又与金表面结合的分子质量成正比2223IFC表面的凹槽与传感

形成四个液体池，它们与光学表面的脊精确对应从而保证系统组分间良好的光学接触2

样品池flow

cell243

SPR仪的传感（sensor

chip）传感：玻璃表面覆盖金层金层上另有一覆层25CM5传感结构模式图OHC

ONOC

OOOligandNHC

OEDC/NHSNH2ligand26L1传感结构模式图27NTA传感结构模式图284

SPR传感图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)石英晶体微天平在石英晶片的两侧施加机械压力，会使晶格的电荷中心发生偏移而极化，在晶片相应的方向上产生电场；反之，若在石英晶体的两极加一电场，晶片就会产生机械变形。38—压电效应(Piezoelectric

effect)1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟二压电谐振(Piezoelectric

resonance)Piezoelectric

resonance39Rigid

film40三

Sauerbrey方程条件

：1.刚性物质

2.空气中soft

film41四耗散型石英晶体微天平Quartz

crystal

microbalance

with

dissipationRing

-

down42Impluse

ExcitationQ-sense（QCMD）瑞典Q-Sense

E443五传感图44六QCMD技术在生物学上的应用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颗粒结构的研究4748网上资源：

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.,