高灵敏性、高通量、宽应用的分子间相互作用检测装置

本发明涉及检测装置领域，尤其涉及一种高灵敏性、高通量、宽应用的分子间相互作用检测装置。

背景技术：

1、在生命科学研究中，生物分子之间的相互作用是一种基本的生命现象，也是现代生命科学研究的重大问题之一，研究生物分子之间相互作用的方法有多种，如放射免疫分析方法、酶连结免疫分析方法、标记示踪法等。然而，由于这些方法要涉及不同种类和含量的细胞、生物分子，而且各种物质间存在着复杂的相互作用，因而利用这些传统的研究方法很难准确获取生物分子之间相关的传递信息。

2、20世纪90年代，随着生物芯片技术的长足进步，生物芯片特别是二维生物芯片已经实现了产业化。伴随生物芯片技术发展起来的芯片检测技术目前主要分为两种，一是化学方法，如同位素标记、荧光标记和电化学方法等，目前使用最多的是荧光标记方法，主要采用荧光激光共聚焦系统进行高通量检测微阵列生物分子反应，这种方法的灵敏度较高，但需要对样品进行前期处理、定量检测困难、对待测样品有损伤且易发生光漂泊现象；二是物理方法，如表面等离子共振系统(surface plasmons resonance，简称：spr)、斜入射光反射差法(oblique-incidence reflectivity difference，简称：oird)、原子力显微镜、质谱法等。其中，spr和oird为是目前分子间相互作用检测较为常用的方法。

3、spr系统是目前最广泛应用的基于金属纳米结构表面的表面探针-目标相互作用的原位和实时测量技术。商用spr仪器已被开发并广泛用于测量水、食品和空气中的污染物，因为金(au)对环境中的介电变化具有高度敏感的光学响应。oird技术是通过检测椭圆偏振反射光中s/p成分的变化，对各种表面变化和表面过程进行实时无损探测的一种光学技术。近十年来oird技术生物化学分析领域如免疫检测、生物芯片和生物分子相互作用研究等方面展示了巨大的应用潜力，具有无需标记、实时在线、高通量检测和适用于各种基底等突出优点。研究表明，当分子量大于10kd时，oird测量较为准确，当分子量小于10kd时spr测量较为精确。

4、在实现本发明的过程中，申请人发现很多实际场景应用中样品中既有大分子量的分子也有小分子量的分子，传统技术中的分子间相互作用装置无法同时实现对不同分子量分子的精确检测，而搭建两套独立系统不仅增加了设备购置和搭建成本，还增加了样品检测的复杂度。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。

3、(二)技术方案

4、为了实现如上目的，根据本发明的一个方面，提供了一种高灵敏性、高通量、宽应用的分子间相互作用检测装置，包括：

5、检测单元，固定于由步进电机控制的二维位移平台上，其包括样品流通池；

6、入射光路部分，包括：

7、第一支撑组件；

8、第一滑轨，由第一支撑组件支撑并调整高度和倾斜角度；以及

9、入射光学组件，入射光学组件包括：入射复用组件和入射可选元件，入射复用组件和入射可选元件可滑动可锁定地设置于第一滑轨上；且入射可选元件在第一滑轨上为可更换设置；

10、反射光路部分，包括：

11、第二支撑组件；

12、第二滑轨，由第二支撑组件支撑并调整高度和倾斜角度；以及

13、反射光学组件，反射光学组件包括：反射复用组件和反射可选元件，反射复用组件和反射可选元件可滑动可锁定地设置于第二滑轨上；且反射可选元件在第二滑轨上为可更换设置；

14、其中，入射光学组件中各元件和反射光学组件中各元件在相应滑轨上的位置被调节并锁定，由第一支撑组件和第二支撑组件分别锁定相应滑轨的高度和倾斜角度，使入射光学组件的入射光束按照预设角度入射检测单元的样品流通池，且经过样品流通池的反射光束穿过反射光学组件。

15、在本发明的一些实施例中，检测单元选自于第一检测单元和第二检测单元的其中之一；入射复用组件包括：光源、起偏器、相移器、入射聚焦透镜；入射可选元件选自于斩波器或光弹调制器，其在光路方向上设置于起偏器和相移器之间；反射复用组件包括：针孔元件、反射聚焦透镜、光电探测器，反射可选元件选自于偏振分析器或检偏器，其在光路方向上设置于反射聚焦透镜和光电探测器之间；其中，当分子间相互作用检测装置工作于第一检测模式，检测单元选择第一检测单元，入射可选元件选择斩波器，反射可选元件选择偏振分析器；当分子间相互作用检测装置工作于第二检测模式，检测单元选择第二检测单元，入射可选元件为光弹调制器，反射可选元件为检偏器。

16、在本发明的一些实施例中，还包括：复用安装板，其通过外围的平台固定结构与二维位移平台连接，其中部区域设置有至少两个螺孔；其中，当工作于相应检测模式时，第一检测单元或第二检测单元分别通过第一辅助固定机构和第二辅助固定机构与复用安装板中部区域的至少两个螺孔配合固定。

17、在本发明的一些实施例中，第一辅助固定机构包括：条形固定件和缓冲件：第一检测单元包括：直角棱镜，其直角部分形成有平行于斜边面的固定面；表面镀有金膜的样品基片，其未镀金膜的表面通过折射率匹配液耦合并固定于直角棱镜的斜边面上，在金膜上形成有样品阵列点；样品流通池，扣设于样品基片的镀有金膜的表面，将样品阵列点包围其中；由复用安装板中部区域的两个螺孔向下伸出两根固定柱，条形固定件的中部通过缓冲件顶住直角棱镜的固定面；两根固定柱的前端穿过条形固定件两端的固定孔，并分别由条形固定件左右侧面的螺丝锁紧，从而将第一检测单元压设在复用安装板上。

18、在本发明的一些实施例中，第二辅助固定机构包括：卡扣件；第二检测单元包括：载玻片，固定于复用安装板上，其上形成有样品阵列点；样品流通池，扣设固定于载玻片上，将样品阵列点包围其中；由复用安装板中部区域的两个螺孔伸出的固定件固定卡扣件的一端，卡扣件的另一端卡住载玻片，从而将第二检测单元压设在复用安装板上。

19、在本发明的一些实施例中，第一检测单元和第二检测单元中，样品流通池均为多通道微流控流通池；多通道微流控流通池的进液口和出液口分别与多通道注射泵的出液口和进液口相连通，由多通道注射泵实现多通道微流控流通池内样品液体的循环流通。

20、在本发明的一些实施例中，还包括：控制及信号处理部分，控制及信号处理部分进一步包括：第一锁相放大器和第二锁相放大器，分别电性连接于光电探测器，用于接收由光电探测器得到的基频信号和倍频信号；数据采集卡，电性连接于第一锁相放大器和第二锁相放大器，用于采集基频信号和倍频信号，并将两者进行模数转换；数据处理装置，电性连接于步进电机和数据采集卡，用于通过步进电机控制二维位移平台的移动，实现检测单元在二维平面的扫描，并通过基频信号和倍频信号得到检测单元中样品的物性信息。

21、在本发明的一些实施例中，光源为激光器、卤素灯、led灯或发光二极管。

22、在本发明的一些实施例中，当样品流通池内样品液体中样品的分子量小于10kd时，分子间相互作用检测装置工作于第一检测模式；当样品流通池内样品液体中样品的分子量大于10kd时，分子间相互作用检测装置工作于第一检测模式或第二检测模式；其中，第一检测模式为spr模式，该spr模式为波长调制型spr模式或角度调制型spr模式；第二检测模式为oird模式。

23、在本发明的一些实施例中，第一滑轨和第二滑轨均为双轨式刻度滑轨，入射光学组件中各元件均通过卡扣式支架和固定螺丝可滑动可锁定地固定于第一滑轨上；反射光学组件中各元件均通过卡扣式支架和固定螺丝可滑动可锁定地固定于第二滑轨上。

24、在本发明的一些实施例中，第一支撑组件包括：由卡扣式支架和固定螺丝固定于第一滑轨后端的第一高度可调节支架；以及由卡扣式支架和固定螺丝固定于第一滑轨前端的第二高度可调节支架；第二支撑组件包括：由卡扣式支架和固定螺丝固定于第二滑轨后端的第三高度可调节支架；以及由卡扣式支架和固定螺丝固定于第二滑轨前端的第四高度可调节支架。

25、(三)有益效果

26、从上述技术方案可知，本发明至少具有以下有益效果其中之一：

27、(1)本发明提供了一种高灵敏性、高通量、多应用的分子间相互作用检测装置。检测装置中复用大部分的入射元件和反射元件，在进行两种模式的切换时，仅需要更换检测单元和光路中的可选元件，同时通过滑轨调整光学元件的位置，通过支撑组件调整入射光路和反射光路的高度和角度即可，降低了设备购置和搭建成本，减少了人力和物力的浪费，节约了检测时间，简化了样品检测的复杂度，并且不会损失检测模式的精度。

28、通过本发明提供的检测装置，不管是高分子量的样品还是小分子量的样品都能进行检测。并且，对于大分子量的样品，既可以采用第一检测模式进行检测，也可以采用第二检测模式进行检测，实验人员可以基于成本和灵敏度的要求自由选择，大大提升了检测的灵活性。

29、(2)由于第一检测单元和第二检测单元的高度不同，从而在两种检测模式下需要调节光路的高度和角度才能实现精确测量，第一支撑组件和第二支撑组件均包括位于光路前、后端的高度可调节支架，高度可调节支架通过卡扣式支架和固定螺丝固定，从而可以方便地调节入射光路和反射光路的高度和角度，使得入射光束能够以恰当的角度入射检测单元，并以恰当的角度接收从检测单元出射的反射光束，提升了检测的精度。

30、(3)设计了可以固定第一检测单元和第二检测单元的复用安装板和相应配件，在进行相应模式的测量时，首先将相应检测单元固定在复用安装板上，而后再将复用安装板固定到二维位移平台上即可。第一，该设计只需要用最少配件就可以实现单元的固定，提高了设备的复用化程度；第二，该设计简化了安装步骤，提高了实验精度，提高了实验便捷性。

31、(4)样品流通池均为多通道微流控流通池；所述多通道微流控流通池的进液口和出液口分别与注射泵的出液口和进液口连通，能够真正实现多通道内多种反应同时的高通量检测。

32、(5)第一滑轨和第二滑轨均为双轨式刻度滑轨，配合卡扣式支架以及固定螺丝，一方面保证了各元件在光路中的稳定性，并且可以根据实验需要精确地调整各个光学元件的位置，保证了检测的精度。

33、(6)本发明的装置结构简单，易于操作，能应用于化学、生物、医学、材料、环境、安全等多个领域，可以为纳米科学、材料科学、生物化学及交叉领域的科学问题的深入研究提供新的高效率研究手段。