[发明专利]一种多通道流动腔及磁镊复合检测系统和方法

说明书

本发明属于显微测控和单分子力谱测量领域，涉及一种多通道流动腔及磁镊复合检测系统和方法。一种多通道流动腔，包括：a通道、b通道和c通道，各通道上分别设有一腔室，在a通道的腔室上构建微槽阵列，通过毛细管将b通道的腔室与a通道与c通道的前端连接，对每个腔室与通道进行圆滑顺接。本发明a通道的设计不仅可以研究换药过程单分子的初始构象和结合动力学，还可减少制样时间，大大提高研发效率；b通道的设计可实现构建多试剂反应发生室，从单分子角度观察不同试剂中目标药物分子的构象变化等药效特征；c通道的设计可以在3维空间操控单分子，也可结合荧光技术研究单分子在剪切力作用下的构象特征，模拟更复杂的生理环境。

技术领域

本发明属于显微测控和单分子力谱测量领域，涉及一种多通道流动腔及磁镊复合检测系统和方法。

背景技术

磁镊、光镊是近年来备受关注的单分子操纵技术，主要用于研究单分子力谱、分子动力学特征等。至今为止，使用该技术的大多数研究都是在静态条件下进行，以避免流体扰动破坏单分子与磁珠结合状态，因此，关于溶液变换过程中单分子的构象变化和化学反应动力学的研究很难得到展开。开发新药物、酶等新材料，测量单分子力谱通常会采用很多种类的溶剂(介质)来处理，观察研究对象结构和结合状态的具体变化，而目前所用单分子操纵技术如磁镊、光镊等只能进行单次单试剂测量，效率较低。

平行平板流动腔技术是研究细胞表面分子相互作用的重要方法，其对单分子或者细胞施加的是平行于平板的剪切力，很难实现施加垂直于平板方向的力，无法从三维空间操控单分子或者细胞。

荧光检测技术也是研究单分子的强有力工具，将其与磁镊结合，是单分子测量领域的热门方向，目前国内已有实验室利用荧光标记生物大分子于横向磁镊进行观察。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多通道流动腔，包括：a通道、b通道和c通道，各通道上分别设有一腔室，在a通道的腔室上构建微槽阵列，通过毛细管将b通道的腔室与a通道与c通道的前端连接，对每个腔室与通道进行圆滑顺接，减小通道涡流效应。

本发明还提供一种基于多通道流动腔的磁镊复合检测系统，基于传统磁镊系统，结合荧光检测单元和泵压控速单元对单分子进行多维度操控及成像显示。

本发明还提供一种基于多通道流动腔的磁镊复合检测方法。

本发明的多通道流动腔采用如下技术方案实现：

一种多通道流动腔，包括：a通道、b通道和c通道，各通道上分别设有一腔室，在a通道的腔室上构建微槽阵列，通过毛细管将b通道的腔室与a通道和c通道的前端连接，对每个腔室与通道进行圆滑顺接，减小通道涡流效应。

进一步地，所述a通道采用无扰动换液方法，在a通道的腔室中实现无干扰和快速换液二者平衡，结合实验对象单分子的长度，对微槽尺寸进行精细设计；设计过程借用软件模拟以及实际实验获得微槽的最佳尺寸值及H/D比值。

进一步地，b通道腔室为多试剂反应发生室；其他试剂添加方式为关闭a、c通道出口阀，打开b通道出口阀，关闭b通道入口阀，打开a或者c通道入口阀，借助泵压控速单元通过a或c通道及与其相连接的毛细管添加其他反应试剂。

进一步地，c通道提供多方向力共同作用磁珠，结合荧光技术观察：①单分子在不同剪切力下的构象变化；②撤销剪切力后单分子的松弛运动特征。

优选地，c通道施加剪切力和/或磁力共同作用微珠，磁珠所受拉力用剪切力和磁力通过勾股定理计算而得，或通过三角形定理进行修正；磁珠所连单分子长度通过观察有无剪切力下微珠水平相对位置以及距离底板的高度计算而得。

本发明的多通道流动腔磁镊复合检测系统采用如下技术方案实现：