用斜入射光反射差技术无标记检测生物分子相互作用

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生物大分子相互作用是生命科学十分重要的研究领域之一,但到目前为止,生物大分子相互作用的研究还是以荧光标记为代表的标记方法占主导地位,随着研究工作的深入,标记法的不足逐渐显露出来。标记法不仅过程繁琐、费时耗资,而且有时由于标记物分子的引进,改变生物分子的结构和活性。尽管表面等离子体共振和椭偏光等技术和方法都已用于无标记的检测生物分子的相互作用,但由于通量有限等原因,还远远不能满足生命科学的需求。探索和发展无标记高通量的生物芯片检测技术和方法,仍是生命科学研究取得重大和突破性进展的关键之一。本论文以斜入射光反射差法(Oblique-Incidence Reflectivity Difference,OIRD)为主要研究内容,研究用OIRD无标记高通量检测生物芯片和实时监测生物分子反应的动力学过程。取得了如下主要研究成果:  1、用OIRD无标记检测不同浓度兔子免疫球蛋白(Rabbit IgG)生物芯片,获得了清晰的OIRD二维扫描灰度图像,表明OIRD可以无标记地区分生物分子的浓度。这是标记方法无法实现的。  2、用OIRD和荧光扫描法检测不同浓度兔子免疫球蛋白(Rabbit IgG)与山羊抗兔子免疫球蛋白(Goat Anti-Rabbit IgG)特异反应的同一芯片,实验结果表明OIRD和荧光法检测的结果是一致的,用OIRD检测生物芯片是可行的。  3、用OIRD无标记检测300个样品点不同浓度兔子免疫球蛋白(Rabbit IgG)芯片制作的每一步以及芯片与山羊抗兔子免疫球蛋白(Goat Anti-Rabbit IgG)的特异反应,表明用OIRD无标记跟踪检测生物芯片的制作和反应全过程是可行的。  4、实现了在200分钟时间内扫描检测10000个样品点的生物芯片,证明了OIRD无标记高通量检测生物芯片是可行的。  5、用OIRD无标记实时监测包含人、兔子和小鼠免疫球蛋白芯片分别与山羊抗人免疫球蛋白、山羊抗兔子免疫球蛋白、山羊抗小鼠免疫球蛋白特异性反应的动态过程,获得了相应的反应动态曲线和反应时间常数,表明用OIRD实时监测生物分子反应的动态过程是可行的。  6、用OIRD分别实时监测不同浓度人免疫球蛋白与山羊抗人免疫球蛋白、兔子免疫球蛋白与山羊抗兔子免疫球蛋白、小鼠免疫球蛋白与山羊抗小鼠免疫球蛋白特异性反应的动态过程,获得了对应于反应过程的动态曲线,为进一步通过研究和获取相关的反应动力学参数打下良好的基础。  研究结果表明,用OIRD无标记高通量检测生物芯片和实时监测生物分子反应的动力学过程是可行的,OIRD在生命科学领域具有广泛的应用前景。
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