[发明专利]基于SPR干涉成像的生物分子相互作用检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及用来实现高通量、高精度、无标记、实时传感蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA、蛋白质-效应物、抗原-抗体、配体-受体、药物-靶等生物分子相互作用的检测方法及其检测系统。

背景技术

生命过程的本质是一个各种生物分子相互作用的过程，疾病的发生和变化过程也无不与分子相互作用攸关。正因为如此，生物分子相互作用的检测已成为生命科学的研究热点之一。其中，蛋白质是基因的表达产物，执行着生命的功能，研究蛋白质分子之间及其与别的分子相互作用，对阐明生命过程和疾病发生与发展的机理，以及新药物发现都具有重要的意义。与基因相比，蛋白质不仅种类更多，而且有时空特性，检测基因的方法难以满足蛋白质检测的要求，从而急切需要高通量、高精度、无标记、实时并能保持蛋白质活性的新颖检测方法。

基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance，简称SPR)的生物传感器是一种具有高灵敏度、实时、无标记等特点的光学检测方法，被认为是检测生物分子相互作用的较理想方法。SPR生物传感器的检测方法主要有角度扫描、光强检测和相位检测等，其中相位检测的灵敏较高。本专利发明人曾提出了基于塞曼激光器的外差干涉生物分子相互作用实时相位检测分析方法及系统(参见中国专利号ZL99107780.6，申请日期1999.5.28)，这种方法的特点是精度高，但每次只能检测1个样本，或通过逐点扫描的方法检测几个样本，无法实现高通量测量。针对该不足，本专利的发明人又提出了基于空间相位调制干涉阵列检测生物芯片的方法及系统(参见中国专利号ZL200410057323.0)，基本构成如图1所示。氦氖激光器101发出的线偏振平行光透过棱镜102、折射率匹配液103和传感芯片玻璃基底104，入射到玻璃基底104与镀在基底上的金膜105之间的界面，金膜的厚度为30-50nm。当入射角处在共振角时，入射光在金膜表面激发表面等离子体共振。光从玻璃基底104与镀在基底上的金膜105之间的界面上反射，透过一维扩束镜106，进入沃拉斯顿棱镜107；光在通过沃拉斯顿棱镜107时，其中的P偏振分量和S偏振分量被分开一个很小的角度，而后从沃拉斯顿棱镜107射出。接着，光在通过偏振棱镜108时，P偏振分量S偏振分量发生干涉，干涉条纹通过成像透镜109成像在CCD 110的靶面上，由计算机采集干涉图像并进行处理。如果金膜表面的折射率发生变化，反射光中的P偏振光和S偏振光之间的相位差随之变化，成像在CCD上的干涉条纹即对应移动。利用傅里叶条纹分析技术对所采集的干涉图像进行处理，解算相位变化，得到芯片表面的折射率变化信息，从而实现了阵列检测。这种方法是通过测量干涉条纹来获得相位变化，为了灵敏地测定相位变化，每一个传感点应至少包含3条干涉条纹，这样至少需要占据相邻的12个CCD像素。显然，CCD的行与列的像素都有限，检测通量自然受到了限制。