[发明专利]一种基于分子化学趋向位移的亲合力分析技术

说明书

本发明公开了一种基于分子化学趋向位移的亲合力分析技术，通过在低雷诺数的微流体之间构建化学梯度场，观测受体分子向配体的自发定向迁移距离；将统计所得受体位移与配体浓度、配位数等缔合反应信息关联，提取分子间相互作用的解离常数。不同于传统均相体系中的结合力测量，流动的多相扩散系统能更精确地描绘微观分子反应的瞬态时空，也更接近统计热力学的理想系综模型，因此更具指征有效性。本发明适用于多受体/配体对的组合分析，能通过量子化的趋化阶跃现象更加全面、综合且高效地揭示各级稳定常数、及其与反应计量学之间的定量联系。

技术领域

本发明属于物化分析技术领域，尤其涉及一种基于分子化学趋向位移的亲合力分析技术。

背景技术

化学趋向性原本是指机动性生物组织靠近或远离更高浓度特殊刺激过程的净平移。反之，当化学梯度不存在时，闲置的细菌、微生物等细胞级马达的运动将类似布朗扩散般随机行走。本质上，诱导化学趋向的引诱因子和排斥剂的位置信息，是由跨膜蛋白受体体系所感知的。由于均相环境中分子物种之间的反应也经历扩散-相互作用模式，该复杂的生物识别机器集合体在直觉上唤起了科学家们进行模型简化并类比的思维意识。既而衍生出了一个基本的论题，即非生命物体，尤其是单个分子，能否呈现出一种可以预测地、甚至是其固有的化学趋向行为？然而，该自发定向运动性或许普遍存在，但在系综水平，却因教科书中经验而经典的碰撞理论描述和反应动力学近似处理，而被长期遮掩，变得相当隐晦。诸如振荡反应等奇特现象的发现表明，上述两套解释途径难以全面反映反应中能量交换的动态效果，且适得其反地，将分子间的化学趋向行为按速率常数显著地约简为概括性的描述。因此，化学趋向性的一般性机理的确立及其本性的揭示被人为地长期隐藏了；相关针对性的、但尚未开发的应用也就无从谈起，比如药物输运、样品预富集、纳米孔测序、纳米结构形成和水渗透等，这些受限于传统被动扩散，却在药物、健康产业和地质化学领域极其重要的传质过程。

最近，通过精细时空视角下对经典Michaelis-Menten模型的重温，酶的正化学趋向和反(逆)化学趋向现象在可操控的微流控平台上得到了全面的展示。为了合理地理解这些现象级的运动，科研人员提出了若干假设，包括来自催化剂和底物之间有倾向性的相互作用所产生的瞬间差分应力，构型改变过程中的动量传递，等等；但是，考虑到催化吸热或放热会导致随机扩散程度的提升，催化转化对蛋白质自驱动机动性的本征贡献与否及其程度依然令人费解。鉴于此，拆解催化途径以鉴别分子化学趋向性的精确来源就显得极其重要。另一方面，大分子趋化的推动力侧重于由配体结合和体积排除两方面构成，因为这两种情形，根据Kirkwood-Buff理论，都破坏了包围着的离子型共溶质的化学势。然而，相似的现象-仿聚合物胶体颗粒的扩散泳输运，其在概念上一般认为与“化学趋向性”是等价的，却产生了彼此不一的结论：

研究发现有限的Debye屏蔽层厚度也会对之施加深刻影响。尽管各自在表观上被迥异的亲和力所统摄，这些变化多样的运动连续统都在最小尺度被能量传导过程所供能，正如生命活体那样。从力学化学的角度，只有生物分子残基与其周边在界面上的短程牵引力方能级联凝聚成一股连贯的力量，这意味着在根本上，是微小分子水平的相互作用铺垫了化学趋向位移的基石。

然而，实际研究发现，通过在平面静电场内牺牲一定的运动自由度，阴离子会向季铵盐阳离子构成的人造焓“视界”(Event Horizon)自发汇聚，该现象已被开发用于加速底物的捕获。此外，染料分子在固定聚合物薄膜上的吸附也已被宣称为一个包含憎水性质引导的化学趋向过程。因此可以推测，这些特异的迁移倾向性其实传递了一些共通点：即毋须降秩，趋化活动实质在以简单化合反应平衡为主导的体相小分子中流行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于分子化学趋向位移的亲合力分析技术。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于分子化学趋向位移的亲合力分析技术，包括观测平台、流场配置、计量方法和分析流程；

所述的观测平台包括光学成像系统和其搭载的微流控芯片；