一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的装置和方法，它包括分子反应器上的超声波发射和接收装置、功率放大装置、信号采集装置、信号处理装置，发射并接收通过反应器的超声波信号，选取超声波信号的频率ｆ、振幅Ａ、能量Ｅ、声速Ｖ或者四者之间的组合参数作为超声波特征值，由特征值的变化分析反应过程中小分子在生命大分子上的聚集过程、构象转变和聚集程度，并根据分析结果进行生命大分子的定量测定、作用机理的研究。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种小分子与生命大分子相互作用过程中的超声波监测装置和相关监 测方法，尤其药物分子与核酸和蛋白质相互作用过程中的超声波监测。
技术介绍
以核酸和蛋白质为代表的生命大分子的分析测定，以及研究小分子特别是药物分子 与核酸和蛋白质相互作用的机理是生命科学研究中最重要的技术之一。目前主要是应用 核酸和蛋白质内源紫外吸收光谱的紫外分光光度法、基于荧光探针分子与核酸和蛋白质 相互作用的荧光分光光度法，以及近年来兴起.的共振光散射技术。紫外分光光度法灵敏 度低，荧光分光光度法试剂昂贵，有毒性，共振光散射技术的适用体系有限。而且这三 种主要的方法都存在基体干扰大、定量测定的线性范围窄、光谱精细结构信号不足、不 适用于光稳定性差的物质和大浓度条件下的监测等缺点。小分子与生命大分子的相互作用过程当中， 一种比较常见的方式是大量小分子在核 酸和蛋白质大分子上不同部位的聚集，进而引起大分子构象的转变以及大颗粒聚集体的 形成。当这种相互作用很强烈、形成很大的颗粒和超分子体系、浓度很大、小分子是光 不稳定性物质、以及直接研究小分子与以病毒、细菌、细胞为代表的生命大分子聚集体 相互作用的时候，会导致紫外光谱反映不出真实的相互作用、荧光的强烈淬灭、共振光 散射过于强烈无法透过的问题。换句话说，这三种光谱分析法只适合于光稳定性小分子、 小粒子、稀溶液的情形，而且只能用于静态分析。超声波跟踪是近年来发展起来的一种新的非接触性探测技术，它具有方便快捷、安 全环保、适应性强、灵敏度高和成本低廉的特点，目前己经被用于某些化工过程的在线 监控等。但是未见在小分子与生命大分子相互作用过程中进行超声波监测应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题是针对现有
技术介绍
而提供一种利用超声波监测 小分子与生命大分子相互作用的装置,其使用方便快捷，安全环保，适应性强，灵敏度 高和成本低廉优点，可以在线监测小分子与生命大分子相互作用的过程，通过超声波在 介质传播中发生的超声波信号参数的变化规律，实现小分子与生命大分子相互作用过程 的在线监测。本专利技术所要解决的另一个技术问题是针对现有
技术介绍
而提供一种利用超声波监 测小分子与生命大分子相互作用的方法，其方便快捷，安全环保，适应性强，灵敏度高 和成本低廉优点，可以在线监测小分子与生命大分子相互作用的过程，通过超声波在介 质传播中发生的超声波信号参数的变化规律，实现小分子与生命大分子相互作用过程的 在线监测。本专利技术解决上述首要技术问题所釆用的技术方案为 一种利用超声波监测小分子与 生命大分子相互作用的装置，其特征在于它包括超声波发射装置、超声波接收装置、信 号采集装置、信号处理装置，其中超声波发射装置和超声波接收装置至少位于分子反应 器的附近并相互配合，使超声波接收装置接收到超声波发射装置发出的并透过分子反应 器的超声波信号，超声波接收装置将信号输出连接到信号采集装置，信号采集装置输出 相关信号输送连接到信号处理装置。作为改进，所述的超声波接收装置将信号输出经过功率放大装置进行放大，再连接 到信号采集装置，以提高信号处理灵敏性，扩大应用范围。再改进，所述的超声波发射装置、超声波接收装置设置在分子反应器壁面处，并做 成收发一体式的，以方便使用。再改进，所述的超声波发射装置和超声波接收装置带有一个或多个超声波传感器， 以扩大使用范围。优选，所述的超声波发射装置和超声波接收装置其超声波信号的发射和接收频率范围为20kHz 20MHz;超声波信号的发射和接收频率最佳范围为100kHz 5MHz。本专利技术解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为 一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的方法，其特征在于装置为包括超声波发射装置、超声波接收装置、信号釆集装置、信号处理装置，其 中超声波发射装置和超声波接收装置至少位于分子反应器的附近并相互配合，使超声波 接收装置接收到超声波发射装置发出的并透过分子反应器的超声波信号，超声波接收装 置将信号输出连接到信号采集装置，信号釆集装置输出相关信号输送连接到信号处理装置；测试步骤依次为(1)通过调节超声波发射装置，向分子反应器内部发射频率为/，功率为『的超声波；(2) 超声波接收装置接收透过分子反应器反应过程中超声波信号的变化；(3) 信号处理装置分析接收到的超声波信号，选取超声波信号的频率/、振幅A 能量A声速K或者四者之间的组合参数作为超声波特征值；(4) 通过超声波特征值的变化在线监测小分子与生命大分子的相互作用过程。 所述的小分子与生命大分子的相互作用过程是指小分子在生命大分子上的聚集过程。非常有益的是，所述的监测是通过小分子与生命大分子相互作用过程中超声波信号 的频率/、振幅A能量&声速K的变化以及四者之间的组合特征值的变化规律定量分析小分子在生命大分子上的聚集程度，并根据分析结果进行体系中生命大分子含量的测定。非常有益的是，所述的监测是通过小分子与生命大分子相互作用过程中超声波信号 的频率/、振幅A能量￡、声速K的变化定性分析反应过程中小分子在生命大分子上的聚集过程和作用机理、生命大分子的构象翻转等。最后，所述的小分子与生命大分子的相互作用过程是指先将核酸或蛋白质用去离子 水配制成一定浓度的溶液，取定量体积的溶液加入到使用磁力搅拌的分子反应器中，然 后用自动滴定仪控制滴加速度，将事先配好的一定浓度的小分子水溶液加入，随着小分 子的加入量不断增加，小分子在生命大分子上不断聚集，到达一定程度时会引起核酸或 蛋白质的构象翻转，并进一步增大聚集程度，最终可以形成足够大的颗粒聚集体。与现有技术相比，本专利技术的优点在于提出了一种超声波监测小分子与生命大分子相互作用的装置和方法，首次尝试应用现代高速声波跟踪的方法原位在线监测小分子与 生命大分子相互作用的过程，通过超声波在介质传播中发生的超声波信号的频率/、振 幅力、能量f、声速K的变化以及四者之间的组合特征值的变化规律，实现小分子与生 命大分子相互作用过程的在线监测。实际使用情况证明本专利技术具有敏感、安全环保、简 易快捷等特点，在实践中对小分子在生命大分子上的聚集过程能及时准确的在线分析，并通过分析结果去研究小分子与生命大分子上的作用机理和聚集程度、生命大分子的构 象转变、进行生命大分子的定量测定，具有重要的实用价值。具体地阐述，本专利技术的装置和技术与现有的装置技术相比有如下一些优点 1)超声波对小分子与生命大分子相互作用过程的监测非常灵敏，能够随着反应系 统的变化在特征量出现较大变化甚至突变，并且对这些变化存在空间或时间上的高敏感 性。特别是对小分子在生命大分子上的聚集，引起大分子构象的翻转，并进一步形成大 颗粒聚集体的情形，提供了一种快速的、动态的方法深入研究相互作用机理；而常规的光谱分析法一般只用于静态研究。2) 超声波监测装置是非插入式的，安装时候只要直接固定于分子反应器壁面上就 可以了，简易方便，因此不会影响分子反应器内部的流场，对系统内部的流动和反应不 会造成影响。3) 检测用超声波是一种能量非常低的机械波，其对分子的电子能级以及分子之间 的相互作用不会产生任何影响，因此在原位跟踪小分子与生命大分子相互作用的过程中 不会对其产生任何干扰；而常规的光谱分析法虽然产生的干扰通常可以忽略，但是对于 光敏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的装置，其特征在于它包括超声波发射装置（１）、超声波接收装置（２）、信号采集装置（４）、信号处理装置（５），其中超声波发射装置（１）和超声波接收装置（２）至少位于分子反应器的附近并相互配合，使超声波接收装置（２）接收到超声波发射装置（１）发出的并透过分子反应器的超声波信号，超声波接收装置（２）将信号输出连接到信号采集装置（４），信号采集装置（４）输出相关信号输送连接到信号处理装置（５）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王邃，侯琳熙，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]
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