[發明專利]一種利用周期脈動磁場研究蛋白質結晶的裝置

有效

• 申請號: 201310077129.8
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103207232A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 尹大川;解旭卓;樊艷婷;曹慧玲
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及一種周期脈動磁場發生裝置。

背景技術

在后基因組時代，蛋白質結構和功能的研究是必然趨勢。X射線單晶衍射技術作為最重要的技術，已經解析了蛋白質結構數據庫中其中88.0%以上的蛋白質結構，而生長高質量的蛋白質單晶一直是制約此技術的瓶頸問題。因此人們一直致力于研究蛋白質結晶方法學，期望通過研發多種方法來提高結晶條件篩選成功率和獲得高質量的蛋白質單晶，有效解決此技術中的瓶頸問題。目前已經研究發了許多方法，積累了許多成功經驗。

磁場下的蛋白質結晶為解決此技術中的瓶頸問題提供了一條新的思路和方法。如磁場下溶液擴散系數增大、表觀粘度增加、帶電粒子分布變化、自然對流減少或抵消。再如，磁場中抗磁物質的磁化力能平衡一部分重力，達到模擬失重、甚至是微重力的狀態，一定程度上減弱了對流，生長速度緩慢而提高晶體質量。

但是，目前蛋白質結晶領域內涉及的磁場幾乎全部是靜磁場，包括均一性靜磁場和大梯度強磁場。而持續變化的動態磁場對蛋白質結晶的影響尚無文獻報道。因此，需要發明一種便捷的動態磁場模型——周期脈動磁場來研究對蛋白質結晶的影響。周期脈動磁場條件下，結晶液及蛋白質分子的電荷性質、電荷量，洛倫茲力、磁化力與重力的大小與方向等可能發生一系列變化；并且在豎直方向上周期脈動磁場也可能影響HEWL分子運動、小晶核與晶核沉降過程。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種利用周期脈動磁場研究蛋白質結晶的裝置，通過系統地研究周期脈動磁場下蛋白質結晶的特點，建立一種基于周期脈動磁場的結晶方法，提高蛋白質的結晶成功率和晶體質量，為利用X射線單晶衍射技術解析蛋白質結構中的瓶頸問題提供新的解決途徑。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括容器、旋轉盤、電動機和樣品支架臺，所述容器的內部溫度控制在0～60℃，該容器內部安裝了兩個旋轉盤，所述的兩個旋轉盤能夠通過電動機驅動，繞旋轉軸同步轉動，其中一個旋轉盤上遠離旋轉軸端安裝有永磁鐵，樣品分別通過樣品支架臺固定在兩個旋轉盤的旋轉投影面內。

所述的樣品支架臺上固連有弧形支架，每個弧形支架上均勻排布通孔，若干個弧形支架圍合后，其上的通孔能夠排列成一個圍繞旋轉軸且與旋轉軸同軸的圓環，每個通孔側壁上開縫作為注入口。

所述通孔的兩端用結晶膠帶密封，注入口用真空脂密封，形成了無空氣的、無氣泡的結晶密閉體系，注入蛋白質結晶溶液后作為Batch培養皿。

所述通孔的下端用結晶膠帶密封，形成承載面放置杯狀皿，密封后的杯狀皿作為懸滴法和MicroBatch法的晶體培養皿。

本發明的有益效果是：1、由于采用了永磁鐵，沒有產生額外熱量，發生裝置溫度穩定；2、由于采用了“永磁鐵旋轉-樣品靜止”的模式，實現了動態變化的磁場，也實現了樣品穩定無振動的無干擾條件；3、由于實驗組和對照組在同一個容器內，磁場強度和轉速都穩定可調，實現了周期脈動磁場單因素影響作用。利用該裝置開展實驗，如蛋白質結晶實驗，樣品為溶菌酶蛋白質結晶溶液，發現周期脈動磁場促進氣相擴散，提高結晶成功率，使晶體發生<101>面定向，且Batch皿上底面、下底面的晶體存在差異定向率。

附圖說明

圖1是周期脈動磁場發生裝置示意圖，其中，圖1（a）為側視圖，圖1（b）為俯視圖；

圖2是注入式弧形支架培養皿示意圖，其中，圖2（a）和圖2（b）為不同通孔數量的示意圖；

圖中，1-永磁鐵；2-電動機；3-傳送帶；4-容器；5-弧形支架式培養皿；6-樣品支架臺；7-旋轉軸；8-通孔；9-注入口。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

本發明涉及一種周期脈動磁場發生裝置，并設計了配套的蛋白質結晶裝置，應用該裝置能長時間持續、穩定地影響蛋白質結晶過程。本發明首次將周期脈動磁場應用到蛋白質結晶領域。

可以實現磁場周期性變化的現有技術包括：脈沖（超導）磁體、電磁體等，但在持續時間、使用成本等方面存在一定的問題。本發明技術成本低，周期調控靈活，持續時間無限制等優勢。

為了獲得持續、穩定的周期脈動磁場，并滿足“磁場運動-待磁化物質靜止”的模式和周期脈動磁場單因素實驗條件，克服電磁鐵易產熱、結構復雜、成本高等不足，本發明選用旋轉運動或往復運動的永磁鐵，實驗了在一定位置上擁有周期脈動磁場的特殊物理環境，用于各種科學研究，如蛋白質結晶、醫療、化學、物理、材料等。