[发明专利]一种多通道单蛋白磁镊测控方法和系统

说明书

本发明公开了一种多通道单蛋白磁镊测控方法和系统，所述方法包括以下步骤：首先进行蛋白样品的制备，通过自动探测或人工干预识别视野内要追踪的多个微珠，同时选择合适的参考微珠；然后通过马达控制磁铁的升降和旋转，来控制样品中微珠所受力和转矩的大小，进行校正后实时显示，同时通过微珠定位追踪技术测量多通道微珠的三维坐标，通过波形实时显示系着微珠的蛋白质长度的实时变化；将经过校正后实时显示的微珠所受力和转矩的大小以及实时显示的蛋白质长度进行存储，至此为止，视野内的多个微珠已采集处理完毕，换至样品的下一视野，重复上述步骤测量蛋白质分子的力学性质。所述方法能够实现多个研究对象的同时快速取样，实现高通量测量。

技术领域

本发明涉及显微测控和蛋白质分子检测领域，具体涉及一种多通道单蛋白磁镊测控方法和系统。

背景技术

与光谱一样，每个生物分子都有自己独特的力谱。所述力谱是指分子所受作用力与形变的关系。通过力谱来考察分子功能、检测分子性质的研究方兴未艾。基于力学的操作和检测技术，如：光镊、磁镊、原子力显微镜、生物力探针等都有较大的发展，测量精度较高，测量的长度和力的大小分别属于纳米级和皮牛级的。但相比较而言，磁镊能够在生物分子无损伤的情况下，对样品分子进行力程范围较广的力学拉伸试验，从接近生理条件的亚皮牛至几百皮牛，并且能产生扭矩控制生物分子的折叠状态。但是这些技术包括现有的磁镊，一次只能观测一个分子，要得到有统计意义的结果，单分子方法需要耗费大量时间。

另一方面，蛋白质的结构和功能检测一般采用X射线衍射、电镜等技术，这些技术一般只能观察静态的图像，不能动态观测。而且这些设备造价高昂，对于蛋白质分子相关的功能试验，样品制备过程复杂，一般需要进行基因工程重组添加荧光基团、组氨酸标记之类的标记。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种多通道单蛋白磁镊测控方法，所述方法在传统磁镊测控的基础上由单通道升级为多通道，通过改进样品制备方法，对多通道的图像进行采集、处理和分析，能够实现多个研究对象的同时快速取样，得到大量统计数据，实现高通量测量。

本发明的另一目的在于提供一种多通道单蛋白磁镊测控系统。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种多通道单蛋白磁镊测控方法，所述方法包括以下步骤：

首先进行蛋白样品的耦联制备，采用活性氨基基团，在存在碳二亚胺(EDAC或EDC)的溶液中，将蛋白的羧基端与含有对应功能基团的微珠结合，蛋白的氨基端与含有对应功能基团的玻片结合，确保能够通过操控玻片或微珠控制蛋白两个固定端，对蛋白施加力的作用并进行测量；

对磁镊测控系统的参数进行设定，通过自动探测或人工干预识别视野内要追踪的多个微珠，同时选择合适的参考微珠；

通过马达控制磁铁的升降和旋转，进而控制样品中微珠所受力和转矩的大小，并对马达控制下微珠所受力和转矩的大小进行校正后实时显示，同时通过微珠定位追踪技术测量多通道微珠的三维坐标，通过波形实时显示系着微珠的蛋白质长度的实时变化；

将经过校正后实时显示的微珠所受力和转矩的大小以及实时显示的蛋白质长度进行存储，至此为止，视野内的多个微珠已采集处理完毕，换至样品的下一视野，重复上述步骤测量蛋白质分子的力学性质。

进一步地，所述对马达控制下微珠所受力和转矩的大小进行校正的具体过程为：设置磁镊测控系统中磁铁竖直方向运动的初始位置和末尾位置以及磁铁的间距，统计磁铁在不同位置时多个微珠所受力和转矩大小的平均值，绘制标准的磁铁位置与微珠受力关系曲线图，通过该曲线图对马达控制下微珠所受力和转矩的大小进行校正。

进一步地，所述通过微珠定位追踪技术测量多通道微珠三维坐标的具体过程为：将通过自动探测或人工干预识别到的多个微珠利用象限插补算法同时进行x、y坐标的计算，再用多点对焦系统对微珠进行z坐标的计算。