双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展

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2、生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用

3、进展双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展第36卷2008年9月分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展ChineseJournalofAnalyticalChemistry第9期1293～1299i评述与进展《lI,石lI,I,剁双偏振干涉测量技术在生物分析方面研究应用进展王娟杨秀荣(电分析国家重点实验室,中国科学院长春应用化学研究所,长春130022)(中国科学院研究生院,北京100039)摘要双偏振干涉测量(dual—polarizationinterferometry,DPI)技术

4、是2000年以后出现的一种灵敏,实时,无需标记的新型表面状态分析方法,它能够在亚秒尺度精确测量界面层厚度,密度和质量的绝对值.所以,DPI在固/液界面上蛋白质结构,功能表征,蛋白质之间或与其它分子问的相互作用研究,核酸固定化及杂交检测研究,模拟生物膜研究以及表面超微结构表征等方面都有着广泛的应用.本文介绍了DPI的测量原理和特点,着重评述了近年来DPI在生物分析方面的应用进展.关键词双偏振极化干涉测量技术,蛋白质,脱氧核糖核酸,相互作用,评述1引言双偏振干涉测量(dua1.polarizationi

5、nterferometry,DPI)技术是2000年以后出现的一种新型表面分析方法.它能够灵敏,实时高精度测量界面层厚度,密度和质量的绝对值.DPI主要应用于生物分子如蛋白质等结构研究,生物分子间相互作用研究,模拟生物膜研究和表面超微结构实时,灵敏的定量分析.由于DPI系统可以进行亚原子尺度的精确,实时测量,是深入揭示生物分子结构,功能关系,以及相互作用过程中分子结构变化的有力工具,被称为”分子显微镜”(molecularmicroscopes);它的结构测量结果可以直接与NMR,X.ray及中子反

6、射等结构表征结果进行比较.目前,英国,美国,瑞典等国家的十几个研究小组开展了有关DPI技术的研究应用工作,在蛋白质结构,功能表征,生物分子相互作用,DNA杂交及模拟生物膜研究等方面,已有近30篇文章发表.而DPI技术的研究应用工作在我国尚未开展.2DPI的原理,装置及特点2.1DPI的原理及装置DPI是一种可以灵敏,实时检测传感片表面层绝对厚度和密度的光学技术….它的理论基础为200年前ThomasYoung的干涉实验.DPI2贝0量使用的传感片由感应波导片和参考波导片构成,光经两个波导片传播后发生

7、干涉.光在传感片内传播时,在界面外产生消散场(evanescentfield),约渗透界面外100nm.如果分子吸附在传感片表面,或与表面已固定的分子发生相互作用,就会影响消散场,使光在感应波导片内传播速率改变_2J,而光在参考波导片内传播速率是不变的,所以光由两个波导片出射后的干涉条纹位置会发生改变.由干涉条纹位置变化即可获得感应波导片内出射光的相位变化.通过Maxwell方程,由两组独立的偏振光相位变化就可以获得精确的表面厚度和折射率的数值.表面等离子共振(surfaceplasmonreson

8、ance,SPR)是应用广泛的实时表面分析技术,由于它是基于单个偏振光测量,得到的信号反映了厚度和折射率的综合变化即质量变化,不能分别确定厚度,折射率的值J.而在DPI测量中采用两个偏振光交替,连续照射传感片_4l5J,采集两个独立偏振光的干涉条纹信号,并推算出横向磁场(transversemagnetic,TM)和横向电场(transverseelectric,TE)的相位变化,即可2007—12-03收稿;2008-05-25接受本文系国家自然科学基金(No.20