双偏振干涉测量研究聚合物界面行为的应用进展

双偏振干涉测量(dual polarization interferometry,简称DPI)技术具有无需标记、实时、精确测量的优点。因此它能对两相或者多相分子相互作用界面层的密度、厚度和质量进行实时地、动态地定量测量,从而了解分子结构与界面相互作用行为之间的关系。本文简单介绍了DPI的测量原理和特点,着重评述了DPI技术在研究聚合物固液界面行为方面的最新应用进展。通过借鉴国外学者的研究方法和模型,研究聚合物在油水界面的吸附过程,建立吸附过程热力学和动力学模型,从分子层面揭示聚合物在油水界面的吸附机理,为含聚污水处理提供新思路和理论依据。随着DPI研究应用的不断展开和深入,还可以应用于胶体表面化学、材料表面化学和纳米化学。

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(dual-polarization interferometry,DPI)技术是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间的相互作用研究,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。

双偏振干涉技术(DPI):生物分子相互作用研究的新工具

双偏振干涉(dual polarization interferometry,DPI)技术是近年来发展起来的一种免标记、实时、高灵敏和高分辨率的表面分析技术.它能够精确测量分子相互作用界面层的密度、厚度和质量的绝对值,可实时获取分子相互作用过程的动力学和结构信息.本文简单介绍了DPI的测量原理、仪器组成并对其与相关检测技术的对比进行了简要的概述;着重介绍了近10年来DPI技术在生物分子相互作用研究方面的应用进展,主要包括蛋白质之间以及与其他分子的相互作用,DNA与各种分子之间的相互作用,生物膜与其他分子的相互作用,蛋白质的吸脱附、聚集和结晶过程监测等;并对DPI技术未来的发展进行了展望.随着技术的不断发展,DPI将会在生物分析、纳米材料表征、能源相关表/界面研究等方面得到广泛应用.

双偏振极化干涉技术实时研究三磷酸腺苷与其适配体相互作用

利用双偏振极化干涉(Dual polarization interferometry,DPI)测量技术实时研究了三磷酸腺苷(ATP)与其适配体(ATP-binding aptamer,ABA)间的相互作用。将单链ABA固定在DPI氮化硅芯片上,采用DPI技术实时监测ATP与固定的ABA的相互作用过程中敏感层的质量、厚度、密度的变化。通过详细分析敏感层质量变化,得到ATP与ABA间的结合速率常数(k_a=4.66×10~3L/(mol·s)、解离速率常数(k_d=1.70×10^(-2)·s^(-1))、结合常数(K_A=2.7×10~5L/mol)和解离常数(KD=3.7×10^(-6)mol/L)。通过测定敏感层质量、厚度和密度随ATP浓度的变化,分别建立了测定ATP的方法,检出限(LOD,3σ)分别为0.22μmol/L(质量变化)、0.14μmol/L(厚度变化)、0.32μmol/L(密度变化)。本研究利用DPI技术揭示了ABA与ATP相互作用中结构变化的实时信息,构建了新型ATP传感器,用于实际血清样品中ATP的检测,结果令人满意。

离子交换配基密度对蛋白质吸附行为的影响

利用双偏振极化干涉测量仪(DPI)研究了离子交换配基密度对蛋白质吸附行为的影响。用N,N-二乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(DAPTMS)对DPI芯片进行修饰,利用X射线光电子能谱表征了芯片上配基密度的差异。以溶菌酶、细胞色素C、糜蛋白酶、牛血清白蛋白和免疫球蛋白为模型蛋白,利用DPI研究了5种蛋白质在不同配基密度界面上吸附量、吸附密度和空间形态。结果表明,随着配基密度的增加,蛋白在界面上的吸附量、吸附密度随之增加,起始吸附速率随之增大;蛋白的空间形态与配基密度密切相关,特别是免疫球蛋白,蛋白层厚度远小于其分子直径,空间形态发生变化。证明配基密度是影响界面上蛋白质吸附量、吸附密度和空间形态等吸附行为的关键因素。

界面上配基种类对BSA吸附行为的影响

利用双偏振极化干涉测量仪(DPI)研究了界面上配基种类对BSA吸附行为的影响。采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)、3-(甲氨基)丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)和N,N-二乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(DAPTMS)对DPI芯片进行了修饰,利用X射线光电子能谱比较了芯片上不同配基的密度,采用原子力显微镜(AFM)和DPI对界面上BSA吸附行为进行了研究。结果表明APTES修饰界面上BSA呈饼状,高配基密度易导致BSA多位点吸附。相同偶联密度条件下BSA在DAPTMS修饰芯片的吸附量高于MAPTMS修饰芯片,但吸附层厚度一致,表明DAPTMS表面上BSA存在聚集现象;AFM扫描结果与DPI分析结果一致,证明了配基密度和种类不仅影响界面上蛋白质吸附量,而且影响蛋白质吸附密度和表面聚集行为。

氧化硅片表面配基疏水性及含量对蛋白质吸附行为的影响

采用双偏振极化干涉分析技术研究了氧化硅片表面配基疏水性及含量对蛋白质质吸附行为的影响,用3种不同疏水性配基3-(氨丙基)三乙氧基硅烷(APTES)、3-(N-甲氨基丙基)三甲氧基硅烷(MAPTMS)和3-(N,N-二乙基氨丙基)三甲氧基硅烷(DAPTMS)修饰氧化硅片,通过修饰时间控制硅片表面配基含量,研究了配基疏水性对牛血清白蛋白质(BSA)的影响和配基含量(N含量)对BSA、细胞色素C和糜蛋白酶吸附行为的影响.结果表明,BSA在疏水性最强的DAPTMS修饰的氧化硅表面吸附量及吸附动力学常数最大,分别为1.371 ng/mm2和0.056 s-1;DAPTMS含量对3种蛋白质吸附的影响与蛋白质疏水性密切相关,疏水性中等的BSA和细胞色素C为单分子层吸附,吸附量随N含量增加先增大后减小,N含量2.1%时吸附量最大,分别为16.9和60.2 nmol/m2.疏水性较强的糜蛋白酶为多分子层吸附,吸附量随N含量增大而减小,N含量1.1%时吸附量及吸附动力学常数分别为78.6 nmol/m2和0.040 s-1.