基于石英晶体微天平的分子尺技术研究生物大分子

２００９年ｌＯ月

分析化学（ＦＥＮＸＩＨＵＡＸＵＥ）

ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ

增刊

Ｃ０６９

基于石英晶体微天平的分子尺技术研究生物大分子

马宏伟埘何建安１朱志强２吕贝尔１樊春海２

１（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，苏州２１５１２５）

２（中国科学院上海应用物理研究所，上海２０１８００）

本研究基于石英晶体微天平（Ｑｕａｒｔｚｃｒｙｓｔａｌｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ，ＱＣＭ）的分子尺技术，在我们提出的“固化水”模型的基础上，此项技术能够简便、有效地测量出固定在固液界面的生物大分子的纳米尺寸。通过两个例子来检验该纳米技术的可行性：首先，将测定抗原．抗体识别过程的高度变化；其次，选择了具有茎环结构的ＤＮＡ分子作为模型研究。之所以选择具有茎环结构的ＤＮＡ分子作为模型研究是因为该ＤＮＡ的序列结构已经得到充分的研究，并且该ＤＮＡ分子上加入互补链后，茎环打开的结构变化也有定量的表征。因此，本研究在ＱＣＭ芯片上自组装具有茎环结构的ＤＮＡ以及巯基己醇（ＭＣＨ）（巯基己醇可以提高茎．环结构的有序度，提高ＤＮＡ的杂交效率），然后加入ＤＮＡ互补链（图１）。利用ＱＣＭ实时监测ＤＮＡ的闯定以及杂交过程。互补链的杂交导致ＤＮＡ的茎环结构打开，整个ＤＮＡ分子层（称为“固化层”）的厚度增加。虽然机理不同，但是ＤＮＡ的同定以及互补链杂交的过程均能引起固化层的有效厚度的改变（ＡＴｅｒ），该有效厚度与文献报道中利用中子散射等方法得到的茎环结构ＤＮＡ以及双链ＤＮＡ的厚度一致。并且，研究发现，在ＤＮＡ的固定以及互补链杂交的过程中，ＱＣＭ监测的频率变化与相应的厚度变化之间的直接关联，也证实了我们的观点：ＱＣＭ的响应主要取决于“固化层”的厚度，因此，通过频率的变化可以转化为有效厚度的变化，进而得到ＤＮＡ双链的水和长度。可以认为该技术的建立将能极大的帮助化学和生物工作者在常规表征中更好的利用ＱＣＭ。

图１茎环ＤＮＡ和双链ＤＮＡ固定在固液界面的高度可由ＱＣＭ精确测量

＋Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｗｍａ２００８＠ｓｉｎ，ｌｌｒｔｏ．ａｃ．ｃｎ

万方数据

基于石英晶体微天平的分子尺技术研究生物大分子

作者：马宏伟， 何建安， 朱志强， 吕贝尔， 樊春海

作者单位：马宏伟,何建安,吕贝尔(中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州,215125)， 朱志强,樊春海(中国科学院上海应用物理研究所,上海,201800)

刊名：

分析化学

英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ANALYTICAL CHEMISTRY

年，卷(期)：2009,37(z1)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_fxhx2009z1397.aspx