[发明专利]基于红外线(IR)定量生物分子的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月14日提交的美国临时专利申请第61/475,434号的优先权，该申请的全部内容以其整体援引加入本文。 

技术领域

本发明涉及用于定量样品中的分析物的红外分光光度法领域和用于所述方法中的装置。 

背景技术

红外(IR)光谱法是研究实验室中用于分析样品的常用分析工具。电磁波谱的IR区从可见光区的低端(波数约14,300cm^-1)延伸至微波区(接近20cm^-1)。通常，对于吸收IR的分子而言，该分子内的振动或转动必须引起该分子偶极矩的净变化。辐射的交替变化的电场与该分子的偶极矩的波动相互作用，并且如果辐射的频率与该分子的振动频率相匹配时，则所述辐射被吸收，由此引起分子振动幅度的变化。 

通常，对于生物分子例如蛋白质的定量分析，最常用的技术是比色法(例如考马斯蓝测定法、Lowry测定法、BCA测定法以及Pierce 660蛋白质测定法)和UV光谱技术(例如在280nm处的吸收)。在本领域已知的大多数定量方法中，在使用者每次进行定量时，使用者需要使用校正物(calibrant)生成校正曲线，所述校正物通常是与被定量的分析物相同的分子。 

发明内容

本发明提供用于定量样品中的分析物特别是生物分子的改进的方法，其比本领域中已知的大多数方法需要更短的操作时间和更小的样品体积，并且不需要如本领域已知的大多数方法所需的任何特殊的样品准备步骤。另外，本发明的方法还避免了使用者在每次定量分析物时生成校正曲线的需要，并且也不需要所述校正物是与被定量的分析物相同的分子。本发明 还提供用于所要求保护的方法中的装置。 

一方面，本发明提供用于定量样品中的一种或多种生物分子的基于IR的方法。 

在一种本发明的用于定量样品中的一种或多种生物分子的方法中，所述方法包括以下步骤：(a)提供包含多孔膜的样品架，所述多孔膜包含被疏水区包围的用于容纳样品的亲水区；(b)使所述膜的所述亲水区与样品体积接触；(c)干燥所述膜上的所述样品体积；(d)将所述膜上的所述样品体积暴露于包含4000-400cm^-1光谱范围内或所述光谱范围的任意部分内的波长的红外光束，由此获得红外吸收光谱；其中所述红外吸收光谱中的一个或多个吸收峰面积与所述样品中的所述一种或多种生物分子的量相关。 

在另一本发明的用于定量样品中的一种或多种生物分子的方法中，所述方法包括以下步骤：(a)提供包含多孔膜的样品架，所述多孔膜包含被疏水区包围的用于容纳样品的亲水区；(b)使所述膜的所述亲水区与样品体积接触；(c)干燥所述膜上的所述样品体积；(d)通过红外吸收检测步骤(c)后的所述样品体积中是否存在水分，并在必要时重复步骤(c)直到不能检出水分的存在；以及(e)将所述膜上的所述干燥的样品体积暴露于包含4000-400cm^-1光谱范围内或所述光谱范围的任意部分内的波长的红外光束，由此获得红外吸收光谱；其中所述红外吸收光谱中的一个或多个吸收峰面积与所述样品中的所述一种或多种生物分子的量相关。 

在所要求保护的方法的一些实施方案中，所述一种或多种生物分子选自核酸、蛋白质、脂质、多糖和脂多糖。示例性的脂多糖是内毒素。 

在各种实施方案中，所述光谱中的一个或多个吸收峰面积各自与所述样品中的特定生物分子的量相关。 

在一些实施方案中，本发明的方法不需要在每次定量分析物时生成校正曲线。 

在本发明的一些实施方案中，将一条或多条校正曲线预载入所使用的仪器中，由此避免使用者每次想要定量样品中的分析物时生成校正曲线的需要。在定量蛋白质和肽的情况下，所述定量是基于存在于多肽分子中的酰胺键的数量或酰胺键的浓度，因此所述定量与该分子的氨基酸序列无关。因此，与在每次定量分析物(例如蛋白质或肽)时需要生成校正曲线并且还需要所述校正物是与被定量的分析物相同的分子的本领域已知并使用的大多 数方法不同，在本发明的方法中，可将任意蛋白质用作校正物来生成之后被预载入所使用的仪器中的校正曲线。 

相似地，在定量其它分析物例如核酸、碳水化合物等的情况下，可使用任意适合的校正物来生成被预载入所使用的仪器中的校正曲线。本发明的方法可用于定量具有非常小的样品体积的分析物。在所要求保护的方法的各种实施方案中，所述样品体积为0.1-20μl。在一具体实施方案中，所述样品体积为约2-5μl或更小，或小于1μl。