CN103217555A - 一种用于测量单分子间作用力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于测量单分子间作用力的方法，包括如下步骤：S1：将被测分子A接枝在高分子聚合物L上形成多鳌抓接枝聚合物；S2：被测分子B固定在基板上；S3：将步骤S1中的多鳌抓接枝聚合物放置到基板上；S4：用AFM的悬臂针尖将多鳌抓接枝聚合物从基板拉出；S5：通过分析S4步骤中的解离事件计算被测分子A和B之间的作用力。本发明的方法提高了单分子事件的数量，且提高了数据的质量，使得单分子间作用力测量更为精确。

Description

一种用于测量单分子间作用力的方法
技术领域
本发明涉及生物分子检测及原子力显微镜的应用。
背景技术
生物分子间的相互作用在生物体内有着重要作用，如信号传导、物质输运和环境响应等。因此测量生物分子间的相互作用是生物化学研究、医学检测等方面的重要必备手段。目前主流的测量方法是通过等温滴定量热（isothermal titration calorimetry）和表面等离子共振（surface plasmon resonance）等。近年来单分子力谱（single molecule force spectroscopy）的发展使得在单分子层面上测量生物分子间的相互作用成为可能。单分子力谱是一种新型的操控单个生物分子的实验技术。单分子力谱实验可以通过光镊（optical  tweezers）、磁镊（magnetic tweezers）或者原子力显微镜（atomic force microscope, AFM）来实现。由于原子力显微镜高的空间分辨率（小于1纳米）和较高的力学分辨率（小于5皮牛），被广泛地应用于受体和配体相互作用、DNA分子的操控、蛋白质解折叠和折叠等多个生物医学研究领域。AFM由可以通过微悬臂精确测量力的头部和可以精确操控分子间距离的压电陶瓷部件构成。在通常基于AFM的单分子力谱的生物分子相互作用的测量中，一种生物分子固定在基板上，而另一种生物分子固定在原子力显微镜的针尖上，通过压电陶瓷控制针尖的移动来把两种生物分子分开，并且检测这两种生物分子间的解离力。从解离力的大小再计算出解离常数。在这种测量方法下，由于针尖和基板上修饰的分子密度很难控制，比较难确定是拉伸单个分子还是多个分子，这样会有一些错误的信息包含在所得到的数据之中，影响测量精度。另一方面为提高测量精度和减少误差，需要进行多次测量，而每次测量都需要较长时间，多次测量需要大量时间。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提高测量精度和减少误差，并且减少测量时间。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：
一种用于测量单分子间作用力的方法，包括如下步骤：
S1：将被测分子A接枝在高分子聚合物L上形成多鳌抓接枝聚合物；
S2：被测分子B固定在基板上；
S3：将步骤S1中的多鳌抓接枝聚合物放置到基板上；
S4：用AFM的微悬臂针尖将多鳌抓接枝聚合物从基板拉出；
S5：通过分析S4步骤中的解离事件计算被测分子A和B之间的作用力。
上述方法中，高分子聚合物L需要包含氨基或羧基或羟基或巯基官能团，最好是包含氨基或羧基。高分子聚合物L分子量不少于25000道尔顿。步骤S1的生成的多鳌抓接枝聚合物，接枝率为10％－50％。
进一步，所述步骤S3还包括调整基板PH值的步骤。
进一步，所述步骤S4还包括给AFM的悬臂针尖充电使其带上电荷，并且在多鳌抓接枝聚合物充相反电使其带上相反电荷的步骤。
本发明的技术效果如下：本发明一次测量可以获得大量的解离事件，而每次解离事件相当于一次单分子测量，这使得本发明一次测量相当于传统方法多次测量，大大减少了测量事件，提高了测量效率，并且受干扰的因素相对于多次测量比较固定，因而具有更高的精确度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
选择被测分子A为生物素酰肼，其分子式为：
Figure 614758DEST_PATH_IMAGE001
。
选择高分子聚合物为透明质酸，其分子式为：
Figure 718849DEST_PATH_IMAGE002
。
被测分子A和高分子聚合物接枝处理后得到多鳌抓接枝聚合物，其分子式为：
Figure 436269DEST_PATH_IMAGE003
得到的多鳌抓接枝聚合物经H核磁谱图分析得出的接枝率为40％。
选被测分子B选用为蔗糖分子。将蔗糖分子放置在基板上，然后在基板上放置上述的多鳌抓接枝聚合物。静置12小时。
然后，用AFM的微悬臂针尖将多鳌抓接枝聚合物从基板拉出。在拉出之前首先在AFM的微悬臂针尖上充上正电荷，在多鳌抓接枝聚合物上充上负电荷，以提高AFM的微悬臂针尖的吸附能力。
本发明的原理如图1所示。图中1为基板，4为高分子聚合物，2为接枝在高分子聚合物4上的被测分子A，3为固定在基板上的被测分子B，5为AFM的微悬臂针尖。当AFM的微悬臂针尖5将高分子聚合物4从基板上提升拉起时，接枝在高分子聚合物4上的被测分子A与固定在基板上的被测分子B之间的结合被逐一解离拉断，通过测量拉断时AFM的微悬臂瞬间形变，然后根据胡克定律计算被测分子A和被测分子B之间的作用力。

Claims (7)

1.一种用于测量单分子间作用力的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将被测分子A接枝在高分子聚合物L上形成多鳌抓接枝聚合物；
S2：被测分子B固定在基板上；
S3：将步骤S1中的多鳌抓接枝聚合物放置到基板上；
S4：用AFM的微悬臂针尖将多鳌抓接枝聚合物从基板拉出；
S5：通过分析S4步骤中的解离事件计算被测分子A和B之间的作用力。
2.如权利要求1所述的用于测量单分子间作用力的方法，其特征在于，所述的高分子聚合物L包含氨基或羧基或羟基或巯基官能团。
3.如权利要求1所述的用于测量单分子间作用力的方法，其特征在于，所述的高分子聚合物L分子量不少于25000道尔顿。
4.如权利要求1所述的用于测量单分子间作用力的方法，其特征在于，所述步骤S1的生成的多鳌抓接枝聚合物，接枝率为10％－50％。
5.如权利要求1所述的用于测量单分子间作用力的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括调整基板PH值的步骤。
6.如权利要求1所述的用于测量单分子间作用力的方法，其特征在于，所述步骤S4还包括给AFM的悬臂针尖充电使其带上电荷，并且在多鳌抓接枝聚合物充相反电使其带上相反电荷的步骤。
7.如权利要求1所述的用于测量单分子间作用力的方法，其特征在于，所述的高分子聚合物为透明质酸。
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