[發(fā)明專利]一種基于分子化學趨向位移的親合力分析技術(shù)

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• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112113942A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 鄧盛元;康凱;馬科鋒;李斌;李大力
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/84
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明公開了一種基于分子化學趨向位移的親合力分析技術(shù)，通過在低雷諾數(shù)的微流體之間構(gòu)建化學梯度場，觀測受體分子向配體的自發(fā)定向遷移距離；將統(tǒng)計所得受體位移與配體濃度、配位數(shù)等締合反應信息關(guān)聯(lián)，提取分子間相互作用的解離常數(shù)。不同于傳統(tǒng)均相體系中的結(jié)合力測量，流動的多相擴散系統(tǒng)能更精確地描繪微觀分子反應的瞬態(tài)時空，也更接近統(tǒng)計熱力學的理想系綜模型，因此更具指征有效性。本發(fā)明適用于多受體/配體對的組合分析，能通過量子化的趨化階躍現(xiàn)象更加全面、綜合且高效地揭示各級穩(wěn)定常數(shù)、及其與反應計量學之間的定量聯(lián)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物化分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分子化學趨向位移的親合力分析技術(shù)。

背景技術(shù)

化學趨向性原本是指機動性生物組織靠近或遠離更高濃度特殊刺激過程的凈平移。反之，當化學梯度不存在時，閑置的細菌、微生物等細胞級馬達的運動將類似布朗擴散般隨機行走。本質(zhì)上，誘導化學趨向的引誘因子和排斥劑的位置信息，是由跨膜蛋白受體體系所感知的。由于均相環(huán)境中分子物種之間的反應也經(jīng)歷擴散-相互作用模式，該復雜的生物識別機器集合體在直覺上喚起了科學家們進行模型簡化并類比的思維意識。既而衍生出了一個基本的論題，即非生命物體，尤其是單個分子，能否呈現(xiàn)出一種可以預測地、甚至是其固有的化學趨向行為？然而，該自發(fā)定向運動性或許普遍存在，但在系綜水平，卻因教科書中經(jīng)驗而經(jīng)典的碰撞理論描述和反應動力學近似處理，而被長期遮掩，變得相當隱晦。諸如振蕩反應等奇特現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)表明，上述兩套解釋途徑難以全面反映反應中能量交換的動態(tài)效果，且適得其反地，將分子間的化學趨向行為按速率常數(shù)顯著地約簡為概括性的描述。因此，化學趨向性的一般性機理的確立及其本性的揭示被人為地長期隱藏了；相關(guān)針對性的、但尚未開發(fā)的應用也就無從談起，比如藥物輸運、樣品預富集、納米孔測序、納米結(jié)構(gòu)形成和水滲透等，這些受限于傳統(tǒng)被動擴散，卻在藥物、健康產(chǎn)業(yè)和地質(zhì)化學領(lǐng)域極其重要的傳質(zhì)過程。

最近，通過精細時空視角下對經(jīng)典Michaelis-Menten模型的重溫，酶的正化學趨向和反(逆)化學趨向現(xiàn)象在可操控的微流控平臺上得到了全面的展示。為了合理地理解這些現(xiàn)象級的運動，科研人員提出了若干假設，包括來自催化劑和底物之間有傾向性的相互作用所產(chǎn)生的瞬間差分應力，構(gòu)型改變過程中的動量傳遞，等等；但是，考慮到催化吸熱或放熱會導致隨機擴散程度的提升，催化轉(zhuǎn)化對蛋白質(zhì)自驅(qū)動機動性的本征貢獻與否及其程度依然令人費解。鑒于此，拆解催化途徑以鑒別分子化學趨向性的精確來源就顯得極其重要。另一方面，大分子趨化的推動力側(cè)重于由配體結(jié)合和體積排除兩方面構(gòu)成，因為這兩種情形，根據(jù)Kirkwood-Buff理論，都破壞了包圍著的離子型共溶質(zhì)的化學勢。然而，相似的現(xiàn)象-仿聚合物膠體顆粒的擴散泳輸運，其在概念上一般認為與“化學趨向性”是等價的，卻產(chǎn)生了彼此不一的結(jié)論：

研究發(fā)現(xiàn)有限的Debye屏蔽層厚度也會對之施加深刻影響。盡管各自在表觀上被迥異的親和力所統(tǒng)攝，這些變化多樣的運動連續(xù)統(tǒng)都在最小尺度被能量傳導過程所供能，正如生命活體那樣。從力學化學的角度，只有生物分子殘基與其周邊在界面上的短程牽引力方能級聯(lián)凝聚成一股連貫的力量，這意味著在根本上，是微小分子水平的相互作用鋪墊了化學趨向位移的基石。

然而，實際研究發(fā)現(xiàn)，通過在平面靜電場內(nèi)犧牲一定的運動自由度，陰離子會向季銨鹽陽離子構(gòu)成的人造焓“視界”(Event Horizon)自發(fā)匯聚，該現(xiàn)象已被開發(fā)用于加速底物的捕獲。此外，染料分子在固定聚合物薄膜上的吸附也已被宣稱為一個包含憎水性質(zhì)引導的化學趨向過程。因此可以推測，這些特異的遷移傾向性其實傳遞了一些共通點：即毋須降秩，趨化活動實質(zhì)在以簡單化合反應平衡為主導的體相小分子中流行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于分子化學趨向位移的親合力分析技術(shù)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于分子化學趨向位移的親合力分析技術(shù)，包括觀測平臺、流場配置、計量方法和分析流程；

所述的觀測平臺包括光學成像系統(tǒng)和其搭載的微流控芯片；