[发明专利]利用波形重建技术测量水溶性蛋白类药物太赫兹介电谱的方法

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹波技术领域，涉及一种利用波形重建技术测量水溶性蛋白类药物太赫兹介电谱的方法。

背景技术

太赫兹（Terahertz or THz）波通常是指频率在0.1～10THz区间的电磁波，其光子的能量约为1～10meV，正好与分子振动及转动能级之间跃迁的能量大致相当。大多数极性分子如水分子、氨分子等对THz辐射有强烈的吸收，许多有机大分子(DNA、蛋白质等)的振动能级和转动能级之间的跃迁也正好在THz波段范围。因此，物质的THz光谱(包括发射、反射和透射光谱)包含有丰富的物理质和化学信息，其吸收和色散特性可以用来做爆炸物、药物等化学及生物样品的探测和识别，在物理学、化学、生物医学、天文学、材料科学和环境科学等方面具有重要的应用价值。

随着基因重组等生物制药技术的发展，已有胰岛素、白介素、生长激素等数十种蛋白质药物投入了临床应用。蛋白质比传统的药物分子大得多,其功能基团在温度、辐射等环境改变时可同时发生氧化、水解、消外旋等多种降解反应失去活性，因而非常不稳定。在产生、运输、储藏和使用环节，能及时无损的检测药剂中蛋白质分子的稳定性就变得非常重要。目前常用的液相色谱、电化学等检测手段虽然精确，但需要繁琐的预处理过程，费效比和时效性较差。光谱法是一种无损检测技术，目前已应用到蛋白质药物检测的光谱法包括紫外吸收谱、可见光吸收谱、旋光色散（ORD）、圆二色谱（CD）、荧光光谱、红外和拉曼光谱等等。但它们一般只能反映单个分子的内部信息，尤其缺乏直接提供对蛋白质功能起决定性作用的结构和构象信息的能力。

研究已经证实反映蛋白质结构和构象的分子集体结构转动能位于THz波段。虽然我们可以用FTIR(Fourier transform interferometry)、自由电子激光,可调谐p-Ge激光和THz-TDS等多种技术得到物质的宽带THz谱，但THz-TDS技术的出现才真正改变了THz谱研究的面貌。THz-TDS系统不仅工作在常温下，系统体积小，并可方便的对样品用激励源进行激发，光路灵活，可随时监测。而且它的最大优点是可以同时测量得到太赫兹波电场的幅度和相位，这样可以直接得到样品的复介电常数，或样品的吸收系数和折射率。这样就可以方便的对分子的振动/转动模式进行极化响应建模。除了可对物质的复介电响应表征以外，还可以进行具有时间分辨率的测量，即对分子构象改变而引起的振动/转动模式演化进行实时测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有太赫兹时域谱在透射测量液体介电谱时测量技术的不足，提供一种利用太赫兹时域谱精确测定水溶性蛋白类药物太赫兹介电谱的方法。

利用波形重建技术测量水溶性蛋白类药物太赫兹介电谱的方法包括如下步骤：

1）在太赫兹时域谱透射测量装置上，测量没有放置样品时氮气太赫兹时域谱作为参考信号e_ref(t)，t为时间，再测量放置充满蛋白类药物水溶液样品的样品池的太赫兹时域谱作为样品信号e_measure(t)；

2）参考信号的傅立叶变换为

Eref(ω)=∫-∞∞eref(t)e-jωtdt]]>

其中ω为角频率；

3）根据匀质材料实折射率n和消光系数k均为频率函数的电磁理论，用复折射率表示；在一材料复折射率为和另一材料复折射率为的透射和反射系数分别为和太赫兹波在材料a中传播距离L的传播系数为当氮气中太赫兹波正入射充满样品溶液的三层样品池模型时，记光线出射前在三层介质中总的反向传播的次数为r＝0,1,2,...,R，记具有相同反向传播次数r的出射光为n＝1,2,...,N，得到参考信号和样品信号之间传输函数的理论模型: