[發明專利]一種多通道單蛋白磁鑷測控方法和系統

有效

• 申請號: 201810403844.9
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108645795B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 肖波濤;楊會瑩;肖力福;呂婧淇;丁珂
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N33/543;G01N33/552;G01N33/68
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種多通道單蛋白磁鑷測控方法和系統，所述方法包括以下步驟：首先進行蛋白樣品的制備，通過自動探測或人工干預識別視野內要追蹤的多個微珠，同時選擇合適的參考微珠；然后通過馬達控制磁鐵的升降和旋轉，來控制樣品中微珠所受力和轉矩的大小，進行校正后實時顯示，同時通過微珠定位追蹤技術測量多通道微珠的三維坐標，通過波形實時顯示系著微珠的蛋白質長度的實時變化；將經過校正后實時顯示的微珠所受力和轉矩的大小以及實時顯示的蛋白質長度進行存儲，至此為止，視野內的多個微珠已采集處理完畢，換至樣品的下一視野，重復上述步驟測量蛋白質分子的力學性質。所述方法能夠實現多個研究對象的同時快速取樣，實現高通量測量。

技術領域

本發明涉及顯微測控和蛋白質分子檢測領域，具體涉及一種多通道單蛋白磁鑷測控方法和系統。

背景技術

與光譜一樣，每個生物分子都有自己獨特的力譜。所述力譜是指分子所受作用力與形變的關系。通過力譜來考察分子功能、檢測分子性質的研究方興未艾。基于力學的操作和檢測技術，如：光鑷、磁鑷、原子力顯微鏡、生物力探針等都有較大的發展，測量精度較高，測量的長度和力的大小分別屬于納米級和皮牛級的。但相比較而言，磁鑷能夠在生物分子無損傷的情況下，對樣品分子進行力程范圍較廣的力學拉伸試驗，從接近生理條件的亞皮牛至幾百皮牛，并且能產生扭矩控制生物分子的折疊狀態。但是這些技術包括現有的磁鑷，一次只能觀測一個分子，要得到有統計意義的結果，單分子方法需要耗費大量時間。

另一方面，蛋白質的結構和功能檢測一般采用X射線衍射、電鏡等技術，這些技術一般只能觀察靜態的圖像，不能動態觀測。而且這些設備造價高昂，對于蛋白質分子相關的功能試驗，樣品制備過程復雜，一般需要進行基因工程重組添加熒光基團、組氨酸標記之類的標記。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供了一種多通道單蛋白磁鑷測控方法，所述方法在傳統磁鑷測控的基礎上由單通道升級為多通道，通過改進樣品制備方法，對多通道的圖像進行采集、處理和分析，能夠實現多個研究對象的同時快速取樣，得到大量統計數據，實現高通量測量。

本發明的另一目的在于提供一種多通道單蛋白磁鑷測控系統。

本發明的目的可以通過如下技術方案實現：

一種多通道單蛋白磁鑷測控方法，所述方法包括以下步驟：

首先進行蛋白樣品的耦聯制備，采用活性氨基基團，在存在碳二亞胺(EDAC或EDC)的溶液中，將蛋白的羧基端與含有對應功能基團的微珠結合，蛋白的氨基端與含有對應功能基團的玻片結合，確保能夠通過操控玻片或微珠控制蛋白兩個固定端，對蛋白施加力的作用并進行測量；

對磁鑷測控系統的參數進行設定，通過自動探測或人工干預識別視野內要追蹤的多個微珠，同時選擇合適的參考微珠；

通過馬達控制磁鐵的升降和旋轉，進而控制樣品中微珠所受力和轉矩的大小，并對馬達控制下微珠所受力和轉矩的大小進行校正后實時顯示，同時通過微珠定位追蹤技術測量多通道微珠的三維坐標，通過波形實時顯示系著微珠的蛋白質長度的實時變化；

將經過校正后實時顯示的微珠所受力和轉矩的大小以及實時顯示的蛋白質長度進行存儲，至此為止，視野內的多個微珠已采集處理完畢，換至樣品的下一視野，重復上述步驟測量蛋白質分子的力學性質。

進一步地，所述對馬達控制下微珠所受力和轉矩的大小進行校正的具體過程為：設置磁鑷測控系統中磁鐵豎直方向運動的初始位置和末尾位置以及磁鐵的間距，統計磁鐵在不同位置時多個微珠所受力和轉矩大小的平均值，繪制標準的磁鐵位置與微珠受力關系曲線圖，通過該曲線圖對馬達控制下微珠所受力和轉矩的大小進行校正。

進一步地，所述通過微珠定位追蹤技術測量多通道微珠三維坐標的具體過程為：將通過自動探測或人工干預識別到的多個微珠利用象限插補算法同時進行x、y坐標的計算，再用多點對焦系統對微珠進行z坐標的計算。