光学弱测量折射率生物传感系统和分子相互作用检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光学弱测量折射率生物传感系统，包括光源、第一透镜、第二透镜、光谱仪、处理单元、第一偏振片、透光三棱镜、相位补偿器、第二偏振片，透光三棱镜上设有可以通入溶液的溶液流道以使待测溶液能够流经光束发生全内反射的透光三棱镜表面；光源出射的光依次经过第一透镜和第一偏振片进入到透光三棱镜发生全内反射，再依次进入相位补偿器、第二偏振片和第二透镜到达光谱仪，光谱仪用于记录出射光中心波长的变化，处理单元用于根据出射光中心波长的变化得到生物分子相互作用的参数。本发明专利技术还公开一种生物分子相互作用的检测方法。本发明专利技术不需在三棱镜上附着贵金属图层就可以实现对生物分子相互作用进行检测，检测成本大大降低。本大大降低。本大大降低。

【技术实现步骤摘要】
光学弱测量折射率生物传感系统和分子相互作用检测方法


[0001]本专利技术涉及分子检测领域，尤其涉及光学弱测量折射率生物传感系统和生物分子相互作用的检测方法。

技术介绍

[0002]对生物分子相互作用的检测包含着对生物分子相互作用的表征和对生物分子相互作用相关参数的准确测量，对生物分子相互作用的检测是生命科学研究的基础性研究课题之一。目前，研究人员已经研制出了多种的生物分子相互作用检测方法，其中由于光学检测方法所表现出来的独特的综合优势而被广泛的应用于生物分子相互作用的检测方法建立中，从待测生物分子的角度，可以把这些方法分为对固定住的生物分子进行检测的方法和对非固定住的生物分子进行检测的方法，前者包括表面等离子共振技术和生物膜干涉技术等，后者包括荧光猝灭技术、紫外可见吸收光谱技术、红外光谱技术等。对固定住的生物分子相互作用检测与对非固定住的生物分子相互作用检测相比往往具有更高的灵敏度和检测精度，因此在精确表征生物分子相互作用和精确测量生物分子相互作用参数时，对固定住的生物分子相互作用的检测方法往往被使用。常用的对固定住的生物分子相互作用的检测方法包括表面等离子共振技术和生物膜干涉技术，其中，生物膜干涉技术的灵敏度一般较差，表面等离子共振技术灵敏度较高，但受限于检测原理，表面等离子共振的检测需要在三棱镜上附着一层贵金属涂层(一般为金膜)，这就使检测成本大大提高，并且由于在液相状态下，金膜易脱落，因此会对检测性能和使用寿命产生影响。
[0003]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种光学弱测量折射率生物传感系统和生物分子相互作用的检测方法，不需在三棱镜上附着贵金属图层就可以实现对生物分子相互作用进行检测，检测成本大大降低。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术公开了一种光学弱测量折射率生物传感系统，包括检测组件、前选择态、弱相互作用组件和后选择态，所述检测组件包括光源、第一透镜、第二透镜、光谱仪和处理单元，所述前选择态包括第一偏振片，所述弱相互作用组件包括透光三棱镜和相位补偿器，所述后选择态包括第二偏振片，所述透光三棱镜上设有可以通入溶液的溶液流道以使待测溶液能够流经光束发生全内反射的所述透光三棱镜表面；所述光源出射的光依次经过所述第一透镜和所述第一偏振片进入到所述透光三棱镜内部，光束在所述透光三棱镜表面发生全内反射后，再依次进入所述相位补偿器、所述第二偏振片和所述第二透镜到达所述光谱仪，所述光谱仪用于记录出射光中心波长的变化，所述处理单元连接所述光谱仪以用于根据出
射光中心波长的变化得到生物分子相互作用的参数。
[0007]优选地，所述第一透镜为准直透镜，所述第二透镜为耦合透镜。
[0008]优选地，所述第一偏振片与所述第二偏振片之间的夹角为89
°
～91
°
。
[0009]本专利技术还公开了一种基于光学弱测量折射率的生物分子相互作用的检测方法，采用上述的光学弱测量折射率生物传感系统对生物分子相互作用的参数进行检测，包括以下步骤：
[0010]S1：调节所述第一偏振片与所述第二偏振片之间的夹角为89
°
～91
°
；
[0011]S2：调节所述相位补偿器以使得所述光学弱测量折射率生物传感系统工作于弱测量状态；
[0012]S3：构建以待测生物分子相互作用中的分子A为主体的透光三棱镜表面生物分子识别层，以进行定标；
[0013]S4：向所述溶液通道中通入分子B溶液，获得出射光中心波长偏移量Δλ
i
随着时间t变化的结合动力学曲线，根据结合动力学曲线可得到结合速率常数k
a
与解离速率常数k
d
。
[0014]优选地，根据结合动力学曲线可得到结合速率常数k
a
与解离速率常数k
d
具体包括：
[0015]根据结合动力学曲线结合采用公式进行拟合得到结合速率常数k
a
与解离速率常数k
d
；其中，C
B
为分子B的浓度，Δλ
max
为Δλ
i
所能达到的最大值。
[0016]优选地，所述检测方法还包括以下步骤：
[0017]S5：当出射光中心波长偏移量达到稳定值时，记录出射光中心波长偏移量的稳定值Δλ
ba
；
[0018]S6：向所述溶液通道通入PBS溶液，获得出射光中心波长偏移量Δλ
i
随着时间t变化的解离动力学曲线，根据解离动力学曲线结合公式化的解离动力学曲线，根据解离动力学曲线结合公式进行拟合得到结合速率常数j
a
与解离速率常数k
d
；其中，C
B
为分子B的浓度，Δλ
max
为Δλ
i
所能达到的最大值，t
D
为通入PBS溶液的时间。
[0019]优选地，所述检测方法还包括以下步骤：
[0020]S7：重复步骤S3～S5，其中步骤S4中通入的分子B溶液与前一次通入的分子B溶液为不同浓度，以获得不同浓度的分子B溶液对应的在分子B与分子A的相互作用达到完全时出射光中心波长偏移量的稳定值，并根据通入不同浓度分子B溶液时的出射光中心波长偏移量的稳定值Δλ
ba
求得解离平衡常数K
D
和结合平衡常数K
A
。
[0021]优选地，步骤S7中根据求得解离平衡常数K
D
，再根据求得结合平衡常数K
A
。
[0022]优选地，步骤S3中具体包括：在所述溶液通道中通入不同的试剂依次对所述透光三棱镜表面进行表面装饰，然后向所述溶液通道内通入分子A溶液以形成分子A在表面修饰后的所述透光三棱镜表面的耦联，再向所述溶液通道内通入封闭液封闭表面修饰后未与分子A相偶联的暴露在外部的非特异性结合位点，再向所述溶液通道内通入PBS溶液，待出射光中心波长达到稳定时，记录此时的出射光中心波长作为空白组定标。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]本专利技术为满足对表征固定住的生物分子之间的相互作用的相关参数的检测方法的开发需求，基于光学弱测量折射率生物传感系统对于三棱镜表面折射率的高灵敏度、高分辨率、高拓展性的表征能力，构建系统输出中心波长偏移量——玻璃三棱镜表面折射率变化——表征生物分子互作的结合速率常数k
a
和解离速率常数k
d
之间的联系。这种方法的特点是使用光学弱测量折射率生物传感系统对固定在玻璃表面的生物分子与其结合物的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学弱测量折射率生物传感系统，其特征在于，包括检测组件、前选择态、弱相互作用组件和后选择态，所述检测组件包括光源、第一透镜、第二透镜、光谱仪和处理单元，所述前选择态包括第一偏振片，所述弱相互作用组件包括透光三棱镜和相位补偿器，所述后选择态包括第二偏振片，所述透光三棱镜上设有可以通入溶液的溶液流道以使待测溶液能够流经光束发生全内反射的所述透光三棱镜表面；所述光源出射的光依次经过所述第一透镜和所述第一偏振片进入到所述透光三棱镜内部，光束在所述透光三棱镜表面发生全内反射后，再依次进入所述相位补偿器、所述第二偏振片和所述第二透镜到达所述光谱仪，所述光谱仪用于记录出射光中心波长的变化，所述处理单元连接所述光谱仪以用于根据出射光中心波长的变化得到生物分子相互作用的参数。2.根据权利要求1所述的光学弱测量折射率生物传感系统，其特征在于，所述第一透镜为准直透镜，所述第二透镜为耦合透镜。3.根据权利要求1或2所述的光学弱测量折射率生物传感系统，其特征在于，所述第一偏振片与所述第二偏振片之间的夹角为89
°
～91
°
。4.一种基于光学弱测量折射率的生物分子相互作用的检测方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的光学弱测量折射率生物传感系统对生物分子相互作用的参数进行检测，包括以下步骤：S1：调节所述第一偏振片与所述第二偏振片之间的夹角为89
°
～91
°
；S2：调节所述相位补偿器以使得所述光学弱测量折射率生物传感系统工作于弱测量状态；S3：构建以待测生物分子相互作用中的分子A为主体的透光三棱镜表面生物分子识别层，以进行定标；S4：向所述溶液通道中通入分子B溶液，获得出射光中心波长偏移量Δλ
i
随着时间t变化的结合动力学曲线，根据结合动力学曲线可得到结合速率常数k
a
与解离速率常数k
d
。5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，根据结合动力学曲线可得到结合速率常数k
a
与解离速率常数k
d
具体包括：根据结合动力学曲线结合采用公式进行拟合得到结合速率常数k
a
与解离速率常数k

【专利技术属性】
技术研发人员：何永红，张海龙，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：