[发明专利]基于太赫兹波技术的无标记评估水通道蛋白功能的方法

权利要求书

1.基于太赫兹波技术的无标记评估水通道蛋白功能的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）构建太赫兹超材料芯片；

（2）在步骤（1）所构建的超材料芯片表面接种细胞，培养至细胞贴壁生长并完全融合成单细胞层，然后采用太赫兹时域光谱仪测定等渗缓冲液中细胞层的谐振峰情况；

（3）更换低渗缓冲液，大量水分子通过水通道蛋白进入细胞内部，使得初始细胞体积增大，形成溶胀后的细胞，采用太赫兹时域光谱仪实时获取贴壁细胞层在渗透压变化时的谐振峰变化情况，有效反映细胞溶胀程度，即水分子通过细胞层的渗透状况，并根据实时响应曲线求得达到最大响应值所需时间的倒数，实现细胞水通道蛋白功能情况的无标记评估；

步骤（1）的具体方法是：以双面抛光的高阻硅为基底，在其表面依次溅镀上两层金属膜，然后在金属膜上刻蚀出对太赫兹波极化方向不敏感的狭缝结构，使得狭缝的底部为高阻硅。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，在接种细胞前先对超材料芯片进行清洗处理，具体方法是：先使用无水乙醇清洗超材料芯片，再使用美国Harrick等离子清洗机处理3分钟，接着在超纯水中浸泡10分钟后，最后使用氮气吹干超材料芯片；其中，所述等离子清洗机的功率为100W，真空度为0.3mBar。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，接种细胞的具体方法是：将配置好的细胞悬液滴加在超材料芯片表面，并加入相应的培养基后，放置于细胞培养箱中生长，待细胞贴壁生长并完全融合成单细胞层后，从培养箱中取出超材料芯片即可。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，接种细胞后的超材料芯片利用AQP阻断剂处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）在超材料芯片表面滴加PBS溶液，采集并保存初始细胞的太赫兹光谱信号；步骤（3）向超材料芯片表面滴加超纯水并混匀形成低渗环境，进行太赫兹光谱实时测量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，低渗环境下的太赫兹光谱实时测量结束后，消化解离超材料芯片表面细胞，清洗超材料芯片表面，吹干，放置于太赫兹检测光路中并滴加PBS溶液，获取PBS溶液的谐振峰响应。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，提取细胞不同反应时相点的时域光谱信号中来自超材料芯片表面反射的第二个峰信息，进行快速傅里叶变换分析，计算不同时相点的超材料芯片的反射率并求得Log(1/R)值，用于反映细胞内水含量的实时变化，将不同时相点的反射Log(1/R)值与初始值相减，可获得细胞溶胀过程的芯片实时响应变化图，计算出达到最大变化值时所需时间倒数1/t，用于表示细胞的水通道蛋白功能抑制情况，即细胞膜相对水通透能力。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，太赫兹时域光谱仪的检测方法为：选用THz时域光谱仪的反射模块进行检测，提前1小时开机并充入干燥空气，维持光路中湿度在3%以下，首先测量无任何狭缝结构的纯镀金膜硅片的反射光谱信号，光谱平均128次，作为参考信号；而后将超材料芯片水平放置于THz检测光路，使THz光斑对准中央检测区域，在芯片表面滴加PBS溶液，平均128次采集并保存初始细胞的THz光谱信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）的具体方法是：向超材料芯片表面滴加同等体积超纯水并混匀以形成渗透压为150mOsm/L的低渗环境，立即开始THz光谱测量，平均128次，时间间隔1秒，连续采集50次反射时域光谱信号；测量结束后，使用胰酶-EDTA消化解离芯片表面细胞，依次用无水乙醇、超纯水清洗超材料芯片表面，氮气吹干后，放置于THz检测光路中并滴加PBS溶液，平均128次获取PBS溶液的谐振峰响应。