基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法，属于生物大分子检测领域。该方法包括：S1：获得含有生物大分子的硝酸纤维素膜或者聚偏二氟乙烯膜；S2：将待测膜放置到利用太赫兹时域光谱仪上，进行扫描成像，得到所点的时域光谱；S3：将时域光谱数据傅里叶变换并平滑处理后作为频域光谱数据；S4：在每个待测膜上取N个点，测量其厚度，取均值作为该待测膜的厚度；S5：将测膜每个像素点的频域光谱数据进行计算、分析和重组，转换为对应像素点的灰度值，从而形成反映膜膜上生物大分子含量空间分布情况的可视化图像。本发明专利技术无需抗体，操作简便，检测速度快且精确，节省了时间及人力成本，同时实现了无标记检测。

【技术实现步骤摘要】
基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法
本专利技术属于生物大分子检测领域，涉及一种基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法。
技术介绍
目前常用的生物分子检测技术是免疫着色(WesternBlot)，它是分子生物学、生物化学和免疫遗传学中常用的一种实验方法。其基本原理是通过特异性抗体对凝胶电泳处理过的细胞或生物组织样品进行着色。通过分析着色的位置和着色深度获得特定蛋白质在所分析的细胞或组织中的表达情况的信息。基于抗原抗体反应带来了较好的特异性，但同时也带来了较为复杂的操作以及随之而来的物料、时间及人工成本。而且，对于无法获得高质量的抗体的部分蛋白，分析的准确性将无法保障，甚至实验根本无法进行。发展无标记检测技术首先可以极大的简化检测操作步骤，无需抗体、标记物等，并且避免了目标物因为缺乏抗体而无法检测的情况。因此发展一种可行的无标记的检测方法将极大的提高检测效率并且节约成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法，解决现有基于免疫学技术对蛋白质进行定量和定性分析方法的缺陷，如需要抗体(抗体效价高，灵敏度高是实验成功的决定性因素)，操作复杂等带来的物料、时间及人工成本问题。本方法无需抗体，操作简便，检测速度快且精确，节省了时间及人力成本，同时实现了无标记检测。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法，具体包括以下步骤：S1：获得含有蛋白质或DNA等生物大分子的硝酸纤维素膜(NC)或者聚偏二氟乙烯膜(PVDP)；S2：将待测膜放置到利用太赫兹时域光谱仪的二维平移台上，进行扫描成像，得到所有像素点的时域光谱；S3：将获得的时域光谱数据集傅里叶变换并平滑处理后作为待测膜的频域光谱数据集；同时需采集空气的太赫兹光谱数据，傅里叶变换并平滑处理后作为参考信号；S4：在每个待测膜上取N个点，测量其厚度，取均值作为该待测膜的厚度；S5：将测膜每个像素点的频域光谱数据进行计算、分析和重组，转换为对应像素点的灰度值，从而形成反映膜膜上生物大分子含量空间分布情况的可视化图像。进一步，所述步骤S2具体包括：通过太赫兹时域光谱仪的夹持装置将待测膜固定在二维平移台上，并置于太赫兹光谱系统测量光路中，移动二维平移台，实现对待测膜片的扫描，记录每像素点的时域光谱；其中，扫描步进0.25mm，扫描速度50mm/s。进一步，所述步骤S5具体包括以下步骤：S51：根据对应的公式，计算相应像素点的太赫兹光谱数据，并根据太赫兹光谱参数进行图像重构，其中，太赫兹光谱参数包括时域光谱信息：峰峰值和单侧峰高等；频域光谱信息：传递函数的幅值、相位、消光系数、吸收率和折射率等(可以为某一频率的值，或者某一段频率的平均值)；S52：对待测膜某一点某一参数对应的数值进行统计，获得最高值及最低值，将最高值及最低值间的差异分为M份，对应不同的灰度值；S53：将待测膜所有点的对应参数值转化为灰度值，并与空间坐标系相对应，重构图像；S54：对不同参数重复以上操作，得到由不同参数重构的图像；S55：筛选其中最清晰的图像进行展示。进一步，所述步骤S51中，频域光谱信息中的折射率n(ω)、消光系数k(ω)、吸收系数α(ω)、复介电常数的计算公式分别为：其中，A(ω)和分别为传递函数的幅值和相位，传递函数的值等于样品频域信号和参考频域信号的幅值之比；ω是角频率，d是待测样品的厚度，c是太赫兹波在空气中的传播速度，ε1和ε2分别对应复介电常数的实部和虚部。进一步，所述步骤S51中，太赫兹能量损耗的计算公式为：其中，Pre是单个传输频谱的相对能量，Es和Er分别是采样信号和参考信号的傅里叶变换的频率相关振幅。本专利技术的有益效果在于：本专利技术方法无需抗体，操作简便，检测速度快且精确，节省了时间及人力成本，同时实现了无标记检测。与传统标记方法相比，具有更好的经济性、适用性和简单性。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术的太赫兹光谱成像方法与传统蛋白印迹方法流程对比图；图2为太赫兹光谱成像系统结构图；图3为蛋白样品检测简图；图4为单个像素点的太赫兹时域光谱图和频域光谱数据图；图5为不同参数成像效果图；图6为蛋白样品太赫兹成像结果示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。请参阅图1～图6，图1所示为一种基于太赫兹成像的生物大分子(如蛋白质)含量相对定量检测方法，具体包括以下步骤：步骤1：利用传统方法制备含有蛋白等生物大分子的硝酸纤维素膜(NC)或者聚偏二氟乙烯膜(PVDP)：步骤2：总蛋白提取，如：1)单层贴壁细胞总蛋白的提取：(1)倒掉培养液，并将瓶倒扣在吸水纸上使吸水纸吸干培养液(或将瓶直立放置一会儿使残余培养液流到瓶底然后再用移液器将其吸走)。(2)每瓶细胞加3ml4℃预冷的PBS(0.01MpH7.2～7.3)。平放轻轻摇动1min洗涤细胞，然后弃去洗液。重复以上操作两次，共洗细胞三次以洗去培养液。将PBS弃净后把培养瓶置于冰上。(3)按1ml裂解液加10μlPMSF(10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：/nS1：获得含有生物大分子的硝酸纤维素膜或者聚偏二氟乙烯膜；/nS2：将待测膜放置到利用太赫兹时域光谱仪的二维平移台上，进行扫描成像，得到所有像素点的时域光谱；/nS3：将获得的时域光谱数据集傅里叶变换并平滑处理后作为待测膜的频域光谱数据集；同时需采集空气的太赫兹光谱数据，傅里叶变换并平滑处理后作为参考信号；/nS4：在每个待测膜上取N个点，测量其厚度，取均值作为该待测膜的厚度；/nS5：将测膜每个像素点的频域光谱数据进行计算、分析和重组，转换为对应像素点的灰度值，从而形成反映膜膜上生物大分子含量空间分布情况的可视化图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：获得含有生物大分子的硝酸纤维素膜或者聚偏二氟乙烯膜；
S2：将待测膜放置到利用太赫兹时域光谱仪的二维平移台上，进行扫描成像，得到所有像素点的时域光谱；
S3：将获得的时域光谱数据集傅里叶变换并平滑处理后作为待测膜的频域光谱数据集；同时需采集空气的太赫兹光谱数据，傅里叶变换并平滑处理后作为参考信号；
S4：在每个待测膜上取N个点，测量其厚度，取均值作为该待测膜的厚度；
S5：将测膜每个像素点的频域光谱数据进行计算、分析和重组，转换为对应像素点的灰度值，从而形成反映膜膜上生物大分子含量空间分布情况的可视化图像。


2.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：通过太赫兹时域光谱仪的夹持装置将待测膜固定在二维平移台上，并置于太赫兹光谱系统测量光路中，移动二维平移台，实现对待测膜片的扫描，记录每像素点的时域光谱；其中，扫描步进0.25mm，扫描速度50mm/s。


3.根据权利要求1所述的基于太赫兹成像的生物大分子含量相对定量检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：根据对应的公式，计算相应像素点的太赫兹光谱数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜识涵，汤明杰，杨忠波，张明焜，张华，崔洪亮，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50