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首页单波长荧光交叉相关光谱:实现单分子免疫反应参数表征
本文主要探讨的是单波长荧光交叉相关光谱单分子检测系统的研究与应用,发表于2008年的《高等学校化学学报》。作者谢超、董朝青和任吉存构建了一套基于激光共焦技术的单波长荧光交叉相关光谱系统,旨在提高检测的灵敏度和速度。该系统的核心理论是荧光交叉相关光谱,它利用单个光源而非传统的双激光或双光子激发,简化了系统结构,降低了成本。 系统优化的目的是为了实现对诸如人免疫球蛋白与羊抗人免疫球蛋白这类生物分子结合反应的精确表征,包括反应中的分子数、浓度、特征扩散时间和动力学半径等关键参数。这种技术对于理解生物大分子的折叠、构象及其功能关系具有重要意义,特别是在分子间相互作用的研究中。 荧光交叉相关光谱作为一种强大的单分子分析工具,已在多个生物学领域展现出广泛应用,如核酸构象变化、杂交、蛋白质相互作用以及酶动力学研究,甚至拓展到了细胞内物质相互作用的研究。尽管双激光或双光子系统曾是主流,但通过单波长设计,该系统克服了结构复杂性和设备成本高的问题,提升了实验的便利性和经济性。 文章强调了单波长荧光交叉相关光谱系统在生命科学研究中的潜力,尤其是在单分子层面进行精细测量的优势。此外,文中还提到了研究得到了国家自然科学基金的支持,显示出该领域的学术价值和实际应用价值。 这篇论文不仅介绍了单波长荧光交叉相关光谱单分子检测系统的构建,还探讨了其在生物大分子研究中的应用前景,为单分子水平的生命科学研究提供了一种创新且实用的技术手段。
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Vol 高 等 学 校 化 学 学 报 No
年 月
CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES
单 波 长 荧 光 交 叉 相 关 光 谱
单 分 子 检 测 系 统
谢超 董朝青 任吉存
上海交通大学化学化工学院 上海
摘要基于激光共焦构型建立了一套单波长荧光交叉相关光谱检测系统 并对检测系统进行了优化 阐述
了荧光交叉相关光谱基本理论以荧光量子点和有机染料为标记探针 以人免疫球蛋白与羊抗人免疫球
蛋白的结合反应为研究对象 利用该系统成功地实现了在单分子水平上对免疫结合产物的分子数 浓度 特
征扩散时间和动力学半径等参数的表征
关键词荧光交叉相关光谱 单分子检测 单波长激发 量子点
中图分类号O文献标识码A文章编号
收稿日期
基金项目 国家自然科学基金 批准号 资助
联系人简介 任吉存 男 博士 教授 博士生导师 主要从事单分子检测和微分离方法研究Email jicunrensjtueducn
随着生命科学的迅猛发展 人们希望从单分子水平上研究生物大分子的折叠 构象以及这些结构
属性与其功能的关系
其中分子间的相互作用过程更是该领域的研究热点之一
荧光交叉相关光谱亦称为荧光互关联光谱 Fluorescence crosscorrelation spectroscopy FCCS由
于其具有检测灵敏度高及分析速度快等优点 已经成为单分子检测的主要手段之一 被成功地用于核
酸和蛋白质构象的变化
核酸的杂交
蛋白质的相互作用
及酶动力学
等热门研究领域
甚至在对细胞内的物质相互作用研究中也有了一些应用
最近一些综述文章
详细地介绍了
FCCS 的基本原理和研究进展
目前 FCCS 基本上采用双激光系统
或双光子激发系统这些系统结构复杂 需要调节系统的双
焦点重合或需要昂贵的双光子激光器本文基于激光共焦构型建立了一套单波长荧光交叉相关光谱检
测系统基于该系统 以荧光量子点和有机染料为标记探针 以人免疫球蛋白与羊抗人免疫球蛋白的
结合反应为研究模型 在单分子水平上对其结合产物的某些参数进行了表征
1荧光交叉相关光谱的理论背景
FCCS 方法是在荧光自相关光谱
Fluorescence Autocorrelation Spectroscopy FCS 基础上发展
起来的它在保留了 FCS 的高灵敏度等优点的同时 克服了 FCS 在区分粒子时需要粒子的质量相差
倍以上的局限性
我们曾经介绍过 FCS 的工作原理
及其某些应用
这里重点讨论
FCCS 的理论背景
在 FCCS 模式中 由于存在两个互不干扰的荧光通道分别用 表示 用归一化自相关函数
G对两个通道的荧光涨落信号进行相关分析 FCCS 的基本函数式表示如下
G
F
tF
t
F
tF
t
式中 F
t表示在任一时间 t 内通道 荧光的涨落 F
t 表示经过迟延时间 后通道 荧光的
涨落将激光的强度 激光照射体积和荧光分子的扩散系数等因素进行综合考虑 经过一系列的公式
推导
式可演化为
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