[發(fā)明專(zhuān)利]自動(dòng)等溫滴定微量熱計(jì)裝置與使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980149081.9
• 申請(qǐng)日: 2009-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102232184A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·布羅加;P·E·普里塞;S·史密斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣醫(yī)療集團(tuán)生物科學(xué)公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;譚祐祥

發(fā)明背景

本發(fā)明大體上涉及微量熱計(jì)，并且更具體地說(shuō)，涉及改善微量熱計(jì)尤其是自動(dòng)等溫滴定微量熱系統(tǒng)(ITC系統(tǒng))的性能的特征。

微量熱計(jì)廣泛地用于生物化學(xué)、藥理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)以及其它領(lǐng)域。量熱法提供了一種用于測(cè)量生物大分子的熱力學(xué)性質(zhì)變化的直接方法。微量熱計(jì)通常是雙池儀器，其中樣品池中的緩沖液中的試驗(yàn)物質(zhì)的稀釋溶液的性質(zhì)被連續(xù)地與參照池中相等量的緩沖液相比。所測(cè)量的這兩個(gè)池性質(zhì)(例如溫度或熱流量)之間差異歸因于樣品池中存在試驗(yàn)物質(zhì)。

一種類(lèi)型的微量熱計(jì)是等溫滴定量熱計(jì)。等溫滴定量熱計(jì)(ITC)是一種差動(dòng)裝置，雖然樣品池中的液體被連續(xù)攪拌，但其在固定的溫度和壓力下操作。滴定量熱法最普遍的應(yīng)用在于表征分子相互作用的熱力學(xué)。在這種應(yīng)用中，試驗(yàn)物質(zhì)(例如蛋白質(zhì))的稀釋溶液放置在樣品池中，并且在不同時(shí)間將少量的包含配位體(該配位體鍵聯(lián)在試驗(yàn)物質(zhì)上)的第二稀釋溶液注入樣品池中。該儀器測(cè)量由于新引入的配位體鍵聯(lián)至試驗(yàn)物質(zhì)而放出或吸收的熱量。對(duì)于試驗(yàn)物質(zhì)和配位體之間特別的配對(duì)而言，從多次注入試驗(yàn)的結(jié)果可確定例如吉布斯能量、締合常數(shù)、焓和熵的變化以及鍵聯(lián)的化學(xué)計(jì)量這樣的性質(zhì)。

雖然目前利用的ITC提供了可靠的鍵聯(lián)數(shù)據(jù)結(jié)果，但是其在藥物研究的早期階段的廣泛利用受到若干因素的限制：執(zhí)行鍵聯(lián)測(cè)定所需要的相對(duì)高數(shù)量的蛋白質(zhì)(例如大約0.1毫克(mg)至大約1.0mg的蛋白質(zhì))，由于執(zhí)行測(cè)量所需要的時(shí)間而引起的有限的處理量，以及利用傳統(tǒng)ITC的復(fù)雜性。

目前，利用現(xiàn)有技術(shù)的ITC收集鍵聯(lián)數(shù)據(jù)需要專(zhuān)業(yè)人員大量的準(zhǔn)備和技巧。例如，利用現(xiàn)有技術(shù)的ITC，首先經(jīng)由相應(yīng)的池柱分別用參照物質(zhì)和樣品物質(zhì)填充參照池和樣品池。隨后，用滴定劑填充ITC的滴定管，這是一種精細(xì)的操作，因?yàn)榫_地填充移液管中的注射器并且使得沒(méi)有空氣截留在里面是非常重要的。然后經(jīng)由池柱將滴定管的針手動(dòng)地放置在樣品池中，并且可開(kāi)始ITC試驗(yàn)。ITC測(cè)量過(guò)程受到形式為計(jì)算機(jī)等運(yùn)行程序以用于執(zhí)行試驗(yàn)的控制單元的控制。與用于試驗(yàn)的程序相一致的是，攪拌馬達(dá)使注射器、針和攪拌槳以指定的速度旋轉(zhuǎn)，從而允許試劑的合適混合。與用于試驗(yàn)的程序相一致的是(例如當(dāng)達(dá)到一定溫度和/或達(dá)到平衡時(shí))，注射器中的柱塞被激勵(lì)，從而將滴定劑注入樣品溶液中。取決于程序設(shè)定，該注入可間斷地(一步一步地)或連續(xù)地進(jìn)行。量熱計(jì)連續(xù)地測(cè)量并記錄與試劑的相互作用相關(guān)聯(lián)的相對(duì)于時(shí)間的放熱/吸熱。根據(jù)建立的算法可對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

如通過(guò)閱讀上述現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)程可理解的那樣，利用現(xiàn)有技術(shù)的ITC，用這些現(xiàn)有技術(shù)的ITC執(zhí)行的鍵聯(lián)測(cè)量的質(zhì)量極大地取決于操作者的技巧和經(jīng)驗(yàn)，并且涉及相當(dāng)大量的準(zhǔn)備時(shí)間。

一段時(shí)間以來(lái)市場(chǎng)上已經(jīng)存在至少一種自動(dòng)ITC系統(tǒng)，MicroCal?AutoITC，其是基于商業(yè)上可獲得的微量熱計(jì)和線(xiàn)性機(jī)器人系統(tǒng)以及設(shè)置為可執(zhí)行自動(dòng)樣品處理的射流系統(tǒng)的。

本發(fā)明的概要

本發(fā)明的目的在于，提供一種新的自動(dòng)等溫滴定微量熱系統(tǒng)(ITC系統(tǒng))，該ITC系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。這通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求中所限定的ITC系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)。

該ITC系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，同現(xiàn)有技術(shù)相比，每個(gè)滴定試驗(yàn)需要更少的時(shí)間。這是由于例如減少了池容積，并且移液管組件和樣品池的清潔和重填充基本是并行執(zhí)行的。因此，同現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比，系統(tǒng)處理量顯著更高，這使得可能評(píng)估大量樣品以進(jìn)行篩選類(lèi)型的試驗(yàn)。

另一優(yōu)點(diǎn)在于，ITC系統(tǒng)可設(shè)置用來(lái)執(zhí)行大量無(wú)人值守的滴定試驗(yàn)。

在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的實(shí)施例。

附圖簡(jiǎn)述

圖1在截面中顯示了現(xiàn)有技術(shù)的手動(dòng)ITC系統(tǒng)的一示意性示例，該ITC系統(tǒng)包括自動(dòng)移液管組件。

圖2顯示了自動(dòng)ITC系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

圖3a和圖3b顯示了自動(dòng)ITC系統(tǒng)的其它實(shí)施例的示意圖。

圖4a和圖4b顯示了用于自動(dòng)ITC系統(tǒng)的注射式射流系統(tǒng)的兩個(gè)實(shí)施例的示意圖。

圖5a到圖5c顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的注射器填充端口連接器單元的作用的示意圖。

圖6顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的池準(zhǔn)備射流系統(tǒng)的示意圖。

圖7示意性地顯示了圖2的ITC系統(tǒng)的不同操作狀態(tài)。

圖8a到圖8d更詳細(xì)地顯示了圖2的ITC系統(tǒng)的不同操作狀態(tài)。

本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明