[發明專利]監測大分子構象轉變和靶與探針分子生化反應方法和裝置

無效

• 申請號: 200810022379.0
• 申請日: 2008-06-28
• 公開（公告）號: CN101373175A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 張青川;黃淵;劉紅;李凱;陳大鵬;伍小平
• 申請（專利權）人: 張青川
• 主分類號: G01N13/10
• 分類號: G01N13/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及一種監測大分子構象轉變和生化反應的方法及裝置，特別涉及一種采用微懸臂梁陣列監測大分子構象轉變和靶分子與探針分子生化反應的方法及裝置。

背景技術

經過表面化學處理后修飾了大分子或探針分子的微懸臂梁，當環境改變(如溫度、PH等)導致大分子構象轉變或當有生化反應在其表面發生時(如待檢測樣品中的靶分子與微懸臂梁上的探針分子發生生化反應時)，微懸臂梁的表面應力(也就是表面能)會發生變化從而導致微懸臂梁產生彎曲變形，通過檢測這種變形就可以知道整個分子構象轉變或生化反應進行過程的信息。與傳統的熒光標記和同位素標記相比，具有非標記、整個反應過程的實時監測、靈敏度高等特點。

在發明專利一種監測分子構象轉變的方法(申請號：200510134675.6)和一種利用微懸臂梁進行生化檢測的方法及裝置(申請號：200410103903.9)中分別提出了利用光杠桿原理檢測分子構象轉變或生化反應導致微懸臂梁的彎曲變形。激光束聚焦在微懸臂梁的自由端，反射光束被光電位置敏感器(PSD)接收并形成可見反射光斑，當微懸臂梁彎曲變形時，反射光束發生偏轉，相應的PSD上光斑的位置會發生位移，此位移就對應微懸臂梁的彎曲變形。但是在該發明的光路下有以下缺點：當反應容器內的緩沖溶液被引起分子構象轉變的環境溶液或待測溶液置換時，由于溶液折射率的微小變化，會導致反射光束發生偏轉，即檢測的信號中耦合有溶液折射率改變導致的噪聲信號(Bumbu?G?G，Wolkenhauer?M，etal.Micromechanical?cantilever?technique：A?tool?for?investigating?theswelling?of?polymer?brushes[J].Langmuir?2007，23：2203-2207)；而且只適用于單根微懸臂梁，即一次實驗只能檢測一根微懸臂梁的變形信號。

在發明專利一種微懸臂梁陣列生物芯片(申請號：200610078269.7)提出了利用光學濾波的方法對微懸臂梁陣列中微懸臂梁的位移進行檢測。平行光束照射在微懸臂梁陣列，反射光束經過4f濾波系統后被電荷耦合器件(CCD)接收并形成可見反射光斑陣列，當微懸臂梁彎曲變形時，CCD上光斑的光強會發生變化，此變化就對應微懸臂梁的彎曲變形，從而確定微懸臂梁上生化反應的情況。但是這種檢測方法受雜散光和光源光強變化的影響較大。

發明內容

本發明是為避免上述所存在的不足之處，提供一種通過同時檢測多根微懸臂梁變形信號來監測大分子構象轉變和靶分子與探針分子生化反應的方法及裝置，檢測得到的信號沒有耦合折射率改變和光源光強變化導致的噪聲信號；通過線偏光照明技術，大大降低了雜散光的影響。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種監測大分子構象轉變和靶分子與探針分子生化反應的方法，其特征是將大分子、不同或相同的探針分子中的任一種或多種修飾在微懸臂梁陣列中不同微懸臂梁的單側表面；在大分子未發生構象轉變、探針分子未結合靶分子的情況下，光源發出的平行光入射到所述的微懸臂梁上，其垂直于微懸臂梁上受光面的平行光被反射后，被光學接收裝置接收形成反射光斑陣列，各反射光斑與各微懸臂梁的受光面一一對應；當環境條件改變導致微懸臂梁單側表面的大分子構象轉變或者微懸臂梁單側表面的某種探針分子與待測溶液中的靶分子發生結合時，該微懸臂梁發生彎曲變形，轉角改變，反射光會隨之發生偏轉，相應的反射光斑的位置也會隨之發生位移；在引起分子構象轉變的環境條件下，檢測已修飾大分子的微懸臂梁的位移與未修飾所述大分子的微懸臂梁位移之差，來判斷大分子的構象轉變情況；根據相同背景條件下探針分子未結合靶分子時與結合靶分子后，各微懸臂梁對應的反射光斑的位置變化與位移大小，來判斷待測溶液中與探針分子對應的靶分子的有無或者濃度的大小。

所述的監測大分子構象轉變和靶分子與探針分子生化反應的方法，其特征在是：所述引起分子構象轉變的環境條件包括溫度、壓力、光線照射、外加電磁場的改變等物理因素；以及包括有機溶劑、脲、胍、pH值、離子濃度等化學因素。

所述的監測大分子構象轉變和靶分子與探針分子生化反應的方法，其特征是：所述的相同背景條件包括溫度、PH值、離子濃度等。

所述的監測大分子構象轉變和靶分子與探針分子生化反應的方法，其特征是：所述大分子包括各種合成大分子和天然大分子；所述探針分子包括抗原、抗體、凝集素、糖、親和素、生物素、受體、配位體和DNA等。

所述合成大分子如聚N-異丙基丙烯酰胺，和天然大分子如蛋白質。