CN112345485B - 一种控温样品池和检测生物分子溶液构象转变温度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控温样品池和检测生物分子溶液构象转变温度的方法，利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号，确定每个太赫兹频率的吸收系数，绘制在每个测量温度下的太赫兹吸收谱图，在太赫兹吸收谱图中选取多个频率点以及每个频率点对应的吸收系数，绘制在每个频率点下的温度‑吸收系数关系谱图，将温度‑吸收系数关系谱图中的转折点对应的温度作为每个频率点下生物分子溶液样品的转折温度，将所有频率点下转折温度的平均值作为生物分子溶液样品的构象转变温度。本发明能够快速、准确地检测生物分子溶液构象转变温度。
Description
技术领域
本发明涉及生物分子溶液检测领域，特别是涉及一种控温样品池和检测生物分子溶液构象转变温度的方法。
背景技术
蛋白、DNA等生物分子由几十到上万个氨基酸或核苷酸组成，这些数目众多的氨基酸或碱基在空间的无规则排列导致生物分子构象数特别庞大。生物分子构象会随一些化学环境变量如温度、PH值、反离子浓度等影响而发生显著变化，如在温度或PH值的影响下，蛋白质会发生从线团到球状的coil-globule转变，DNA或RNA分子会发生双螺旋链到单螺旋链的转变，钙调蛋白在钙离子作用下会发生大尺度的结构域构象变化。许多生物分子在实现其生物功能前都发生构象变化，构象变化对生物分子结构和功能有重要影响。准确测定生物分子的构象变化不仅可以预测生物分子的结构稳定性和活性，对于药物设计、分子反应、酶催化等领域的研究也具有重要的意义。目前量热仪是测量生物分子构象变化有效的分析工具，通过测量生物分子热力学参量变化来进行构象变化的分析。
太赫兹波是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波，介于微波和红外之间，具有高透性、低能性、瞬时性、高信噪比等特点，这些特点使得太赫兹无损检测技术在生物医学、生物化学、化工等很多方法有很重要的应用。同时，太赫兹光谱作为一种基于短激光脉冲的光谱技术，探测的时间分辨率可以达到微秒甚至纳秒量级，这远比时间在秒级以上的传统量热法(数秒到数百秒)要灵敏得多。而且许多分子之间弱的相互作用(氢键、范德华力等)、生物大分子的骨架振动、偶极子的旋转等正好处于THz频带范围，THz光谱技术能够很好的表征大分子内部的振-转运动，成为其他技术的有力补充。因此，开展基于太赫兹光谱技术的生物分子构象变化热力学研究具有显著的创新性和重大现实意义。由于生物分子在不同温度下构象存在差异，导致生物分子对太赫兹波吸收发生转折。
因此，利用太赫兹时域光谱技术来检测生物分子溶液构象转变温度是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种控温样品池和检测生物分子溶液构象转变温度的方法，以快速、准确地检测生物分子溶液构象转变温度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种控温样品池，所述控温样品池包括：液体样品池、调温结构和加热装置；
所述液体样品池放置于所述调温结构的内部；
所述液体样品池用于盛放生物分子溶液样品；
所述加热装置与所述调温结构连接，所述加热装置用于对所述调温结构进行加热，控制并调节所述调温结构的温度；
所述调温结构用于调节所述液体样品池与所述生物分子溶液样品的温度。
可选的，所述调温结构包括：金属导热池和金属盖；
所述金属导热池的内部中空，所述液体样品池放置于所述金属导热池的内部；所述金属导热池与所述金属盖通过螺纹固定在一起；所述金属盖用于密封所述金属导热池；
所述金属导热池与所述加热装置连接，所述金属导热池用于调节所述液体样品池与所述生物分子溶液样品的温度。
可选的，所述液体样品池包括：第一太赫兹波透射圆柱体结构、金属圆环片、圆环垫片和第二太赫兹波透射圆柱体结构；
所述第一太赫兹波透射圆柱体结构、所述圆环垫片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构均开设有多个螺丝孔；所述第一太赫兹波透射圆柱体结构、所述圆环垫片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构利用螺母通过多个螺丝孔固定连接；
所述金属圆环片的外半径与所述圆环垫片的内半径相同；与所述圆环垫片固定连接的所述第二太赫兹波透射圆柱体结构的端面设置一圆柱体凹槽，所述圆柱体凹槽的边缘与所述圆环垫片的内半径的边缘重合；所述金属圆环片固定在所述圆柱体凹槽、所述圆环垫片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构形成的空腔中；
所述第一太赫兹波透射圆柱体结构和所述金属圆环片均设置有进液孔和出液孔；所述第一太赫兹波透射圆柱体结构的进液孔与所述金属圆环片的进液孔相对设置，形成进液通道，所述第一太赫兹波透射圆柱体结构的出液孔与所述金属圆环片的出液孔相对设置，形成出液通道；
所述生物分子溶液样品通过所述进液通道进入所述第一太赫兹波透射圆柱体结构、所述金属圆环片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构形成的空腔中，太赫兹波通过所述第一太赫兹波透射圆柱体结构辐照所述生物分子溶液样品。
可选的，所述控温样品池还包括：热电偶；
所述热电偶与所述调温结构连接，所述热电偶用于测量所述调温结构的温度。
一种检测生物分子溶液构象转变温度的方法，所述方法包括：
利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号；
根据所述样品太赫兹时域光谱信号，确定每个测量温度下每个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的吸收系数，绘制所述生物分子溶液样品在每个测量温度下的太赫兹吸收谱图；所述太赫兹吸收谱图的横坐标为太赫兹频率，纵坐标为所述生物分子溶液样品的吸收系数；
在所述太赫兹吸收谱图中选取多个频率点，获得每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数；
根据每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，绘制所述生物分子溶液样品在每个频率点下的温度-吸收系数关系谱图；
确定所述温度-吸收系数关系谱图中的转折点，将所述转折点对应的温度作为每个频率点下所述生物分子溶液样品的转折温度；
获得所有频率点下所述生物分子溶液样品的转折温度的平均值，并将所述平均值作为所述生物分子溶液样品的构象转变温度。
可选的，所述利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号，之前还包括：
利用不同太赫兹频率的太赫兹波对不含有生物分子溶液样品的控温样品池进行检测，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的参考太赫兹时域光谱信号。
可选的，根据所述样品太赫兹时域光谱信号，确定每个测量温度下每个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的吸收系数，具体包括：
对所述样品太赫兹时域光谱信号进行傅里叶变换，获得每个测量温度下每个太赫兹频率的样品太赫兹频域光谱信号的样品振幅；
对所述参考太赫兹时域光谱信号进行傅里叶变换，获得每个测量温度下每个太赫兹频率的参考太赫兹频域光谱信号的参考振幅；
根据所述样品振幅和所述参考振幅，利用公式
计算得到每个测量温度下每个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的吸收系数α(f)；
其中，d为生物分子溶液样品的厚度，Aref(f)为参考振幅，As(f)为样品振幅，f为太赫兹频率。
可选的，在所述太赫兹吸收谱图中选取多个频率点，获得每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，具体包括：
根据所述太赫兹吸收谱图，在第i个频率点附近选取多个数据点，获得第i个频率点对应的吸收系数和每个数据点对应的吸收系数；
将第i个频率点对应的吸收系数和所有数据点对应的吸收系数的平均值作为第i个频率点对应的最终吸收系数。
可选的，确定所述温度-吸收系数关系谱图中的转折点，将所述转折点对应的温度作为每个频率点下所述生物分子溶液样品的转折温度，之后还包括：
根据所述温度-吸收系数关系谱图，在所述转折点对应的温度附近选取多个参考温度点，将所述参考温度点作为测量温度，返回步骤“利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号”。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种控温样品池和检测生物分子溶液构象转变温度的方法，利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得预设温度范围内每个测量温度下多个太赫兹频率的生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号，根据样品太赫兹时域光谱信号确定每个测量温度下每个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的吸收系数，绘制所述生物分子溶液样品在每个测量温度下的太赫兹吸收谱图，在太赫兹吸收谱图中选取多个频率点，获得每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，根据每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，绘制生物分子溶液样品在每个频率点下的温度-吸收系数关系谱图，确定温度-吸收系数关系谱图中的转折点，将转折点对应的温度作为每个频率点下生物分子溶液样品的转折温度，将所有频率点下生物分子溶液样品的转折温度的平均值作为所述生物分子溶液样品的构象转变温度。本发明能够快速、准确地检测生物分子溶液构象转变温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种控温样品池的结构图；
图2为本发明提供的液体样品池的结构图；
图3为本发明提供的一种检测生物分子溶液构象转变温度的方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的生物分子溶液吸收因子随温度变化图；
符号说明：1-液体样品池，11-螺母，12-第一太赫兹波透射圆柱体结构，120-螺丝孔，121-进液孔，122-出液孔，13-圆环垫片，14-金属圆环片，15-第二太赫兹波透射圆柱体结构，2-控温样品池，21-金属盖，22-金属导热池，23-热电偶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种控温样品池和检测生物分子溶液构象转变温度的方法，以快速、准确地检测生物分子溶液构象转变温度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种控温样品池，如图1所示，控温样品池2包括：液体样品池1、调温结构和加热装置。
液体样品池1放置于调温结构的内部，液体样品池1用于盛放生物分子溶液样品。生物分子溶液样品是通过待检测的生物样品与溶剂按照比例混合配置成的已知浓度的生物样品溶液。
加热装置通过导热线与调温结构连接，加热装置用于对调温结构进行加热，控制并调节调温结构的温度。
调温结构用于调节液体样品池1与生物分子溶液样品的温度。
控温样品池2还包括：热电偶23。热电偶23与调温结构连接，热电偶23用于测量调温结构的温度。
调温结构包括：金属导热池22和金属盖21。
参照图1，金属导热池22的内部中空，液体样品池1放置于金属导热池22的内部，金属导热池22与金属盖21通过螺纹旋转拧在一起，组成密封的中空圆柱形结构，金属盖21用于密封金属导热池22。
金属导热池22与加热装置连接，金属导热池22用于调节液体样品池1与生物分子溶液样品的温度。
如图2所示，液体样品池1包括：第一太赫兹波透射圆柱体结构12、金属圆环片14、圆环垫片13和第二太赫兹波透射圆柱体结构15。
第一太赫兹波透射圆柱体结构12和第二太赫兹波透射圆柱体结构15均包括：铝材料制成的空心圆柱和填充在空心圆柱的空心部分的高分子窗口材料(高密度PE、TPX、Zeonor等)。圆环垫片13为高密度PE垫片。
第一太赫兹波透射圆柱体结构12、圆环垫片13和第二太赫兹波透射圆柱体结构15均开设有多个螺丝孔120；第一太赫兹波透射圆柱体结构12、圆环垫片13和第二太赫兹波透射圆柱体结构15利用螺母11通过多个螺丝孔120固定连接。圆环垫片13夹在第一太赫兹波透射圆柱体结构12和第二太赫兹波透射圆柱体结构15之间，起到防止液体样品泄露的作用。
金属圆环片14的外半径与圆环垫片13的内半径相同；与圆环垫片13固定连接的第二太赫兹波透射圆柱体结构15的端面设置一圆柱体凹槽，圆柱体凹槽的边缘与圆环垫片13的内半径的边缘重合；金属圆环片14固定在圆柱体凹槽、圆环垫片13和第二太赫兹波透射圆柱体结构15形成的空腔中。
第一太赫兹波透射圆柱体结构12和金属圆环片14均设置有进液孔121和出液孔122；第一太赫兹波透射圆柱体结构12的进液孔121与金属圆环片14的进液孔121相对设置，形成进液通道，第一太赫兹波透射圆柱体结构12的出液孔122与金属圆环片14的出液孔122相对设置，形成出液通道。用移液枪从第一太赫兹波透射圆柱体结构12的进液孔121注入生物分子溶液样品，直至看到有液体从第一太赫兹波透射圆柱体结构12的出液孔122流出，表示所注射的生物溶液样品已填满液体样品池1。液体的厚度根据金属圆环片14厚度确定，金属圆环片14厚度可选择50μm、100μm、200μm，其内环体积决定了所注入的液体样品的体积，即注入的生物分子溶液样品的厚度与金属圆环片14的厚度相同。
生物分子溶液样品通过进液通道进入第一太赫兹波透射圆柱体结构12、金属圆环片14和第二太赫兹波透射圆柱体结构15形成的空腔中，太赫兹波通过第一太赫兹波透射圆柱体结构12辐照生物分子溶液样品。
本发明还提供了一种检测生物分子溶液构象转变温度的方法，该方法所依据的原理为生物分子溶液样品的太赫兹吸收系数的变化能够反映生物分子在水中所处的状态。在温度从室温逐渐升高时，生物分子活性进一步增强，同时伴随着溶液中生物分子与周围溶剂化水分子间氢键数目的增加，吸收系数强度增大。当温度升高到一定程度时，生物分子的构象发生改变，生物分子的柔性下降，与周围溶剂化水分子间氢键数目减少，使得样品溶液的吸收系数降低。生物分子在所测试的温度范围会发生构象转变，这种构象转变会带来生物分子溶液太赫兹吸收系数随温度变化趋势发生变化，即对应的α～T曲线有转折，转折处对应的温度即为生物分子溶液构象变化温度。
如图3所示，一种检测生物分子溶液构象转变温度的方法包括以下步骤：
S101，利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池2中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号。
S102，根据样品太赫兹时域光谱信号，确定每个测量温度下每个太赫兹频率的生物分子溶液样品的吸收系数，绘制生物分子溶液样品在每个测量温度下的太赫兹吸收谱图；太赫兹吸收谱图的横坐标为太赫兹频率，纵坐标为生物分子溶液样品的吸收系数。
S103，在太赫兹吸收谱图中选取多个频率点，获得每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数。
S104，根据每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，绘制生物分子溶液样品在每个频率点下的温度-吸收系数关系谱图。
S105，确定温度-吸收系数关系谱图中的转折点，将转折点对应的温度作为每个频率点下生物分子溶液样品的转折温度。
S106，获得所有频率点下生物分子溶液样品的转折温度的平均值，并将平均值作为生物分子溶液样品的构象转变温度。
具体过程如下：
步骤S101，利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号，之前还包括：
利用不同太赫兹频率的太赫兹波对不含有生物分子溶液样品的控温样品池进行检测，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的生物分子溶液样品的参考太赫兹时域光谱信号。
测量空的液体样品池，获得的参考太赫兹时域光谱信号为参考信号。
步骤S101中，检测生物分子溶液样品时，测量温度从20℃到85℃均匀上升，时间设置为60-120min，均匀选取各个温度点，相邻温度点间隔5℃。太赫兹频率的范围为0.5-4.0THz。生物分子溶液样品是通过待检测的生物样品与溶剂(去离子水、已知浓度的PBS缓冲溶液或盐酸溶液等)按照比例混合配置成的已知浓度的生物样品溶液。
将装有生物分子溶液样品的液体样品池1放置在金属导热池22内，调整控温样品池2升温范围以及升温所用时间，在每个选取的温度点使用不同太赫兹频率的太赫兹波测量生物分子溶液样品。
为了减少实验误差，参考和样品信号的测量均重复三次。
步骤S102中，根据样品太赫兹时域光谱信号，确定每个测量温度下每个太赫兹频率的生物分子溶液样品的吸收系数，具体包括：
对样品太赫兹时域光谱信号进行傅里叶变换，获得每个测量温度下每个太赫兹频率的样品太赫兹频域光谱信号的样品振幅；
对参考太赫兹时域光谱信号进行傅里叶变换，获得每个测量温度下每个太赫兹频率的参考太赫兹频域光谱信号的参考振幅；
根据样品振幅和参考振幅，利用公式
(比尔-朗伯吸收定律)，计算得到每个测量温度下每个太赫兹频率的生物分子溶液样品的吸收系数α(f)；
其中，d为生物分子溶液样品的厚度，Aref(f)为参考振幅，As(f)为样品振幅，f为太赫兹频率。
步骤S103，在太赫兹吸收谱图中选取多个频率点，获得每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，具体包括：
根据太赫兹吸收谱图，在第i个频率点附近选取多个数据点，获得第i个频率点对应的吸收系数和每个数据点对应的吸收系数；
将第i个频率点对应的吸收系数和所有数据点对应的吸收系数的平均值作为第i个频率点对应的最终吸收系数。
根据生物分子溶液太赫兹吸收系数随频率的增加而单调增加变化的特点，在不同温度的太赫兹吸收谱曲线上，在0.5-3.0THz频率范围内，每隔0.25THz，选取一频率点fp，在fp频点附近选10个数据点，即fp+k.△f，其中，k＝-4,-3,…,4,5，△f是太赫兹吸收谱分辨率，△f≤0.01THz，计算fp频点处平均太赫兹吸收系数。
步骤S104，以不同fp频点处平均太赫兹吸收系数对温度作图，得到不同频点下吸收系数与温度的关系曲线(α～T曲线)。
步骤S105，由于生物分子在所测试的温度范围会发生构象转变，这种构象转变会带来生物分子溶液太赫兹吸收系数随温度变化趋势发生变化，即对应α～T曲线有转折，转折处对应的温度即为生物分子溶液构象变化温度。
为了提高检测方法的精度，对在不同频点处所确定的转折温度进行误差分析。
由于不同温度下的生物分子溶液的太赫兹吸收系数差异不明显，为了进一步提高检测方法的精度，在确定的转折点左右以间隔1℃共选择7个以上的点(优选10个温度点)，测量每个温度点样品的太赫兹时域光谱。运用步骤S101-S105一样的数据处理方法分析在不同温度下的太赫兹吸收系数，更精确的获得生物分子溶液的构象转变温度。
S105步骤，确定温度-吸收系数关系谱图中的转折点，将转折点对应的温度作为每个频率点下生物分子溶液样品的转折温度，之后还包括：
根据温度-吸收系数关系谱图，在转折点对应的温度附近选取多个参考温度点，将参考温度点作为测量温度，返回步骤“利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池2中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号”。
在上述方法中，以太赫兹时域光谱装置对生物分子溶液发射不同频率的太赫兹波，测量并获得样品和参考的太赫兹时域波谱，每个样本重复测量三次，根据公式1处理数据得到样品的物理参数，如吸收系数。由于不同温度下的生物分子溶液的太赫兹吸收系数差异不明显，数据分析时，需要对0.5-3.0THz范围内选择多段频率对应的物理参数进行平均，并考虑不同频点的影响，建立吸收系数与温度函数关系，在温度坐标上寻找出现转折变化对应的温度值，即为生物分子溶液构象转变温度。
在每次测试新样品前，需从进液孔处吹入高压氮气，将上次测量液体样品挤出，然后向进样口注入去离子水冲洗，再次吹入高压氮气挤出去离子水，反复三次，以避免由于清洗不净造成的交叉污染而引入实验误差。
本实施例提供一种利用太赫兹时域光谱技术对牛血清白蛋白(Bovine SerumAlbumin，BSA)构象转变温度进行检测的具体实施例，包括以下步骤：
1.搭建太赫兹时域光谱检测装置(图2所示的液体样品池1)。
2.构建适合太赫兹检测的样品池(图1所示的控温样品池2)：圆形腔室盛装BSA溶液的体积约为11.3μl。
3.配制BSA水溶液样品：将BSA与去离子水按比例混合，配置成已知浓度的生物分子溶液样品。
4.溶液样品的检测与信号处理：利用太赫兹时域光谱装置采用透射光路以空样品池放入控温装置为参照。在样品池中注入生物分子溶液样品，然后将样品池整体放入控温室(图1所示的金属导热池22)，通过温度控制装置设定样品池温度，均匀控制加温速度，样品池加热温度范围为室温20℃至85℃，用时30-60min。以20℃为起点，每隔5℃对生物分子溶液样品进行检测。对太赫兹时域波形图进行傅里叶变换得到其振幅图谱、相位图谱等，根据公式计算吸收系数，利用不同温度对应的频率范围0.5-3THz内的结果作图，考虑不同频点的影响，然后以不同频点附近的吸收系数数据平均值对温度作图，获取转折温度，再对在不同频点下获取的转折温度进行统计分析，得到转折温度Td为60℃(如图4所示)。
5.设置温控装置升温时间：控制温控样品池快速升温至由步骤3确定的转折温度粗测值前5℃，再设置温控样品池从转折温度粗测值前5℃升温至转折温度粗测值后5℃，升温速度1.0℃/min。
6.确定BSA的构象转变温度：同步骤3，在步骤4下，以转折温度前5℃为起点，每隔1℃对生物分子溶液样品进行检测。绘制BSA溶液所处温度与吸收系数(吸收因子)关系图，确定图像中发生转折(吸收系数和温度关系图)对应的温度，即为精确确定的构象转变温度，精确测定的构象转变温度为60.5℃。
本发明利用太赫兹时域光谱技术对生物分子溶液构象转变温度进行检测，该方法具有快速、无标记、操作简单、适用范围广、重复性好、结果精确度高等优点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种检测生物分子溶液构象转变温度的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用不同太赫兹频率的太赫兹波对不含有生物分子溶液样品的控温样品池进行检测，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的所述不含有生物分子溶液样品的参考太赫兹时域光谱信号；
利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号；
根据所述样品太赫兹时域光谱信号，确定每个测量温度下每个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的吸收系数，绘制所述生物分子溶液样品在每个测量温度下的太赫兹吸收谱图；所述太赫兹吸收谱图的横坐标为太赫兹频率，纵坐标为所述生物分子溶液样品的吸收系数；
根据所述样品太赫兹时域光谱信号，确定每个测量温度下每个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的吸收系数，具体包括：
对所述样品太赫兹时域光谱信号进行傅里叶变换，获得每个测量温度下每个太赫兹频率的样品太赫兹频域光谱信号的样品振幅；
对所述参考太赫兹时域光谱信号进行傅里叶变换，获得每个测量温度下每个太赫兹频率的参考太赫兹频域光谱信号的参考振幅；
根据所述样品振幅和所述参考振幅，利用公式
，计算得到每个测量温度下每个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的吸收系数
；
其中，
为生物分子溶液样品的厚度，
为参考振幅，
为样品振幅，
为太赫兹频率；
在所述太赫兹吸收谱图中选取多个频率点，获得每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数；
根据每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，绘制所述生物分子溶液样品在每个频率点下的温度-吸收系数关系谱图；
确定所述温度-吸收系数关系谱图中的转折点，将所述转折点对应的温度作为每个频率点下所述生物分子溶液样品的转折温度；
获得所有频率点下所述生物分子溶液样品的转折温度的平均值，并将所述平均值作为所述生物分子溶液样品的构象转变温度；
所述控温样品池包括：液体样品池、调温结构和加热装置；
所述液体样品池放置于所述调温结构的内部；
所述液体样品池用于盛放生物分子溶液样品；
所述加热装置与所述调温结构连接，所述加热装置用于对所述调温结构进行加热，控制并调节所述调温结构的温度；
所述调温结构用于调节所述液体样品池与所述生物分子溶液样品的温度；
所述调温结构包括：金属导热池和金属盖；
所述金属导热池的内部中空，所述液体样品池放置于所述金属导热池的内部；所述金属导热池与所述金属盖通过螺纹固定在一起；所述金属盖用于密封所述金属导热池；
所述金属导热池与所述加热装置连接，所述金属导热池用于调节所述液体样品池与所述生物分子溶液样品的温度；
所述液体样品池包括：第一太赫兹波透射圆柱体结构、金属圆环片、圆环垫片和第二太赫兹波透射圆柱体结构；
所述第一太赫兹波透射圆柱体结构、所述圆环垫片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构均开设有多个螺丝孔；所述第一太赫兹波透射圆柱体结构、所述圆环垫片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构利用螺母通过多个螺丝孔固定连接；
所述金属圆环片的外半径与所述圆环垫片的内半径相同；与所述圆环垫片固定连接的所述第二太赫兹波透射圆柱体结构的端面设置一圆柱体凹槽，所述圆柱体凹槽的边缘与所述圆环垫片的内半径的边缘重合；所述金属圆环片固定在所述圆柱体凹槽、所述圆环垫片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构形成的空腔中；
所述第一太赫兹波透射圆柱体结构和所述金属圆环片均设置有进液孔和出液孔；所述第一太赫兹波透射圆柱体结构的进液孔与所述金属圆环片的进液孔相对设置，形成进液通道，所述第一太赫兹波透射圆柱体结构的出液孔与所述金属圆环片的出液孔相对设置，形成出液通道；
所述生物分子溶液样品通过所述进液通道进入所述第一太赫兹波透射圆柱体结构、所述金属圆环片和所述第二太赫兹波透射圆柱体结构形成的空腔中，太赫兹波通过所述第一太赫兹波透射圆柱体结构辐照所述生物分子溶液样品。
2.根据权利要求1所述的检测生物分子溶液构象转变温度的方法，其特征在于，在所述太赫兹吸收谱图中选取多个频率点，获得每个测量温度下每个频率点对应的吸收系数，具体包括：
根据所述太赫兹吸收谱图，在第
个频率点附近选取多个数据点，获得第
个频率点对应的吸收系数和每个数据点对应的吸收系数；
将第
个频率点对应的吸收系数和所有数据点对应的吸收系数的平均值作为第
个频率点对应的最终吸收系数。
3.根据权利要求1所述的检测生物分子溶液构象转变温度的方法，其特征在于，确定所述温度-吸收系数关系谱图中的转折点，将所述转折点对应的温度作为每个频率点下所述生物分子溶液样品的转折温度，之后还包括：
根据所述温度-吸收系数关系谱图，在所述转折点对应的温度附近选取多个参考温度点，将所述参考温度点作为测量温度，返回步骤“利用不同太赫兹频率的太赫兹波对控温样品池中的生物分子溶液样品进行辐照，获得每个测量温度下多个太赫兹频率的所述生物分子溶液样品的样品太赫兹时域光谱信号”。
4.根据权利要求1所述的检测生物分子溶液构象转变温度的方法，其特征在于，所述控温样品池还包括：热电偶；
所述热电偶与所述调温结构连接，所述热电偶用于测量所述调温结构的温度。
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