相互作用综合检测仪

2023年1月，北京工商大学孙宝国院士团队在国际食品Top期刊Food Chemistry（Q1，IF: 8.8）发表题为“Investigation on the interaction between 1,3-dimethyltrisulfide and aroma-active compounds in sesame-flavor baijiu by Feller Additive Model, Odor Activity Value and Partition Coefficient”的研究性论文。北京工商大学硕士研究生杨世琪为第一作者，通讯作者为北京工商大学中国轻工业酿酒分子工程重点实验室副研究员李贺贺。芝麻香型白酒作为十二大香型之一，以其独特风味受到消费者的喜爱。但迄今为止芝麻香型白酒特征风味物质尚不明确，越来越多的研究推测芝麻香型白酒特征风味的形成源自于香气活性化合物间的相互作用。本研究以芝麻香型白酒中关键风味物质为研究对象，综合利用S型曲线法、OAV法、分配系数法等探究了芝麻香型白酒中二甲基三硫与酯类、醇类、酸类、醛类间的相互作用类型及规律。结果表明，物质的结构和特征香气是影响相互作用结果的重要原因之一，并且在52%乙醇-水溶液中，二甲基三硫与己酸乙酯、癸酸乙酯、糠醇香气的释放呈促进作用。分配系数法证明了二甲基三硫的添加会导致酯类化合物的峰面积和分配系数的变化，而化合物挥发性的变化是相互作用影响香气感知的原因之一，并且在较高相比下，碳链较长的乙酯类化合物的挥发性更易受到促进。此外，初步提出了相互作用预测模型为 y = 2.0112 ln(x) + 0.1461，预测模型表明当酯类化合物的嗅觉阈低于33.80 μg/L时更易于二甲基三硫发生正向作用。本研究为风味物质间相互作用规律和影响因素的探究提供了新思路，有助于相互作用机制的揭秘，同时也为芝麻香型白酒特征风味物质的揭示以及国标的建立奠定了基础。研究亮点首次探究了芝麻香型白酒中关键风味物质间的相互作用。证明了结构和相比会影响二甲基三硫添加后酯类化合物挥发性的变化。首次建立了相互作用预测模型，实现了二元混合物间相互作用的快速判定。研究结论通过S型曲线法和OAV法明确了二甲基三硫与18种关键香气活性化合物间的相互作用类型，证明了二甲基三硫可以促进某些呈水果香气和烤香物质的挥发，如己酸乙酯、糠醇等。分配系数法结合OAV法和S型曲线法进一步证明了物质挥发性的变化是相互作用影响人体嗅觉感知的重要原因之一，并且在较高相比下，碳链较长的乙酯类化合物的挥发性更易受到促进。如分配系数法证明二甲基三硫添加后己酸乙酯的峰面积与分配系数增大，同时S型曲线法与OAV法表明两者为加成作用；且随着体系相比的增加，己酸乙酯峰面积的增大程度逐渐加强。根据相互作用结果建立了二甲基三硫与酯类化合物间相互作用预测模型，实现了二元混合物间相互作用类型的快速判断。预测模型表明33.80 μg/L的酯类化合物嗅觉阈值浓度是二甲基三硫与酯类化合物之间相互作用类型变化的临界值。原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135451

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来实现的，研究生物分子间的相互作用，可以从分子水平上了解生命现象，从而阐明生命活动的机理，发现生命的本质。大分子相互作用仪作为研究分子间相互作用的重要研究工具，在生命科学、临床医学、环境检测和药物筛选等研究中发挥了巨大作用。近年来，研究分子间相互作用的技术层出不穷，然而每一种技术都存在应用价值和局限性。小编将主流的技术流派进行汇总，以飨读者。非标记技术在分子间相互作用研究中扮演着越来越多的角色。顾名思义，非标记技术不需要通过标记荧光基团、抗体、探针等外在分子，而是通过检测物理性质（如质量、折光率、频率、分子尺寸、能量等）在分子间相互作用过程中的变化来定性定量地研究分子间相互作用。因此，非标记技术能够有效避免了荧光干扰、特异性等问题，被广泛应用于蛋白质、核酸、多肽以及小分子化合物等生物分子间相互作用的研究。目前，主流的非标记技术主要包括表面等离子共振技术和生物膜干涉技术。表面等离子共振技术提到非标记分子间相互作用检测技术，熟悉的人们首先会联想到SPR技术即表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)技术。它是一种光学物理传感技术，其工作原理为当一束P偏振光以一定的角度范围内入射到棱镜端面，棱镜与金属薄膜（Au或Ag）的界面将产生表面等离子波。当入射光波的传播常数与表面等离子波的传播常数相匹配时，引起金属膜内自由电子产生共振，即表面等离子体共振。首先在芯片表面固定一层生物分子识别膜，然后将待测样品流过芯片表面，若样品中有能够与芯片表面的生物分子识别膜相互作用的分子，会引起金膜表面折射率变化，最终导致SPR角变化，通过设备监测SPR的角度变化，获得被分析物的浓度、亲和力、动力学常数和特异性等重要参数。SPR技术具有免标记、实时检测、所需样本量少、无需对样本进行复杂处理等优势，已广泛用来研究蛋白质、核酸、多肽、小分子化合物等生物分子的相互作用。1990年，瑞典Pharmacia公司与乌普萨拉大学的研究人员共同发明了全球第一台基于SPR技术的Biacore仪器，使人类第一次利用仪器就能对不同分子间的相互作用进行自动化检测。1996年，Biacore从Pharmacia公司剥离并独立运营，并于2006年被GE收购，成为GE医疗生命科学大家庭中的一员。2020年，丹纳赫集团正式完成对GE生命科学的收购，并更名为Cytiva（思拓凡）。自1990年至今，Biacore经历了30多年的发展，已成为分子互作的“金标准”和基础科研及药物开发的工具，先后推出了一系列的产品型号，从最初的Biacore 1000，到Biacore T系列，X系列以及最新的8K系列等。Biacore 8K/8K+生物分子互相作用分析系统 （点击查看）近年来，国内基于SPR技术研发的大分子相互作用仪在研发和商业化方面也取得了突破性进展，比如北京英柏生物科技有限公司利用SPR原理自主研发的MI-S200仪器，凭借其优异的性能和技术参数荣获2019年度中国分析测试协会科学技术奖BCEIA金奖。Inter-Bio 英柏表面 等离子共振检测仪MI-S200 （点击查看） 2019年，华中科技大学刘钢教授团队自主研发出一种新型纳米等离子光学传感器芯片，该芯片不需要光学耦合器件配合激发且具有更高的共振模式品质，借助这种传感器芯片后仅用常规的普通设备如光学显微镜和酶标仪等就能完成病毒表面蛋白和抗体之间结合过程的定量分析测定。生物膜干涉技术生物膜干涉（Bio-Layer Interferometry, BLI）又称生物层干涉，是一种通过检测干涉光谱的位移变化来检测传感器表面反应的技术。其工作原理为当一束可见光从光谱仪射出后，在传感器末端的光学膜层的两个界面会形成两束反射光谱，并形成一束干涉光谱。任何由分子结合或解离而形成的膜层厚度和密度变化，均能够通过干涉光谱的位移值而体现，并通过这个位移值做出实时的反应监测图谱。检测图谱示意图（图源赛多利斯官网）通过对分子结合过程的实时监测，系统会测定结合常数（ka）和解离常数（kd）以及起始结合速率，并通过拟合计算分析得到亲和力（KD）等重要数据。BLI技术具有实时分析、免标记、更高通量等优势，被广泛应用于蛋白结构靶点分析、药物研发与筛选及天然产物分析等生命科学研究领域。2020年底，BLI技术被正式收录于《美国2021版药典》1108章，这也表明BLI技术将作为药物检测标准规范，延展至更多的应用场景，推动科研和医疗健康行业的进步。ForteBio率先将BLI技术商业化， Octet分子互作分析系统凭借其高通量和简单易用的优点迅速获得了广大药物研发企业和科研工作者的青睐。后来，几经收购，目前Octet系列产品归属于赛多利斯公司，其最新产品Octet R系列，可提供2、4或8通道模式，满足不同科研需求，另外也可以升级成16或96通道，适用于工业应用。Octet R2分子互作分析系统 （点击查看） 随着科学技术发展，基于上述两种技术原理又衍生出一系列新技术，比如光栅耦合干涉技术、局域表面等离子体共振技术和新一代生物膜干涉检测技术等。近年来，基于这些新技术原理开发的仪器纷纷崭露头角，或能成为市场“黑马”。光栅耦合干涉技术光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry, GCI）由Creoptix AG（瑞士）开发。与传统的SPR技术相比，GCI技术巧妙的利用波导技术的原理，Creoptix WAVE产生的消逝波（evanescent field）仅在芯片表面与样品溶液接触，并且延长了其与样品相互作用的长度，以确保更低的信噪比(0.015pg/mm2)。凭借WAVE的低检测限，可轻松获取无标记互作分子高精度的动力学速率，亲和常数及浓度数据。即使检测丰度较低的样品，仍可确保数据不失真。Creoptix WAVE 分子相互作用仪（点击查看）局域表面等离子体共振局域表面等离子体共振（Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR）是以纳米金颗粒为检测基质的新一代SPR技术。区别于传统的SPR基于折射率的SPR角度的改变，LSPR技术检测的是纳米金颗粒表面分子层厚度的变化产生的光吸收峰的位移，当入射光子频率与金属纳米颗粒传导电子的整体震动频率相匹配时，纳米颗粒会对光子能量产生很强的吸收作用，发生局域表面等离子体共振现象。由于光波长的变化受环境影响小，对体积、温度、缓冲液折射率等变化干扰不敏感，因此LSPR技术具有不受温度及缓冲液折射率的变化影响，且可忽略的“bulk”效应，无需专用参照通道，检测更稳定和灵敏等优势。薄膜干涉技术薄膜干涉技术（Thin Film Interferometry, TFI）是通过采集、分析光学探针表面反射干涉光谱的信号变化来检测生物分子间相互作用的一种技术，薄膜干涉本质上是反射干涉光谱，最早由德国科学家发现。Gator Bio公司在第一代BLI技术的基础上进行了多次技术迭代，推出新一代BLI技术，大幅提升了检测灵敏度，并在2019年推出了首款仪器GatorPrime非标记生物分子分析仪。除了非标记技术，微量热泳动技术和等温滴定技术在研究分子间相互作用中应用越来越多。微量热泳动技术微量热泳动（MicroScale Thermophoresis, MST）是通过检测分子在微观温度梯度场中的运动来分析生物分子间相互作用的一种技术。将荧光检测的精准性与热泳动的灵活性及灵敏度结合起来，由红外激光建立微观温度梯度场，通过荧光染料标记、荧光融合蛋白、色氨酸自发荧光等信号追踪，分子在微观温度梯度场中的定向移动就可以被探测和量化，通过记录这个变化来计算出两个相互作用的分子之间的Kd值等重要参数。因为能够在液体环境中直接检测分子间相互作用力，MST技术成功避免了固定样品带来的使用上的局限。2010年底，德国NanoTemper公司创始人Dr. Stefan和 Dr. Philipp将MST测量生物溶液中蛋白-蛋白之间相互作用的研究成果发表在Nature杂志上，引起了很多科研人员的极大兴趣，随后NanoTemper公司基于MST技术开发的微量热泳动仪正式投入市场，并于2020年推出的新一代生物分子互作检测仪Monolith系列，提供更加简捷、快速并精准分析生物分子相互作用的分析方法。NanoTemper 新一代生物分子互作检测仪 Monolith（点击查看） 等温滴定量热技术等温滴定量热（Isothermal Titration Calorimetry, ITC）是一种是用于量化研究各种生物分子相互作用的一种技术，它可直接测量生物分子结合过程中释放或吸收的热量。ITC检测方式与化学反应中的酸碱滴定法相似，可以测定结合配偶体在自然状态下的亲和力，无需通过荧光标记或固定化技术对结合配偶体进行修饰。ITC技术通过测量结合过程中的热传递，就能够准确地确定结合常数 (KD)、反应化学量 (n)、焓 (ΔH) 、熵 (ΔS)和动力学数据（如酶促反应的Km和kcat）等重要参数。ITC技术具有快速、准确、样品用量小、对反应体系的要求不高（如对体系的透光度、浑浊度、粘滞度要求不高）等优势，被广泛应用于生物及医药等相关领域。商业化等温滴定量热仪最早出现在上世纪80年代后期，在过去的近30年中， ITC技术成为研究分子相互作用的常用方法之一。随着科学技术的发展，等温滴定量热仪将会更加灵敏、快速、易用。除此之外，还有许多基于主流技术流派开发出的一些新的分支流派，比如HORIBA scientific将等离子体共振技术、成像技术和微阵列芯片技术进行结合研发出的SPRi-OpenPlex灵活式表面等离子体共振成像系统，可以一次获取百种生物分子相互作用的信息；美国Biosensing Instrument将光学显微镜与SPR技术相结合开发的SPRm200系统，专为观察和测量细胞膜表面蛋白和其他目标分子结合亲和力及动力学常数，为分子相互作用的研究开辟了新的前沿；荷兰KEI研发的扫描角SPR技术，采用变化频率为76Hz的扫描镜改变入射光角度的方法，使光线产生4000m°的变化范围，从而提供更精确的测量结果；加拿大Affinité Instruments基于SPR原理开发出新一代非标记分子相互作用分析仪P4SPR，具有极大的便携性，且可与其它仪器（HPLC,MS等）联合使用。看到最后，相信大家对当前大分子相互作用仪的技术流派有了清晰的认识，但是心中也难免产生一丝丝疑惑，在纷繁复杂的品牌型号中，如何挑选到自己满意的大分子相互作用仪呢？敬请期待下篇——小编精选|大分子相互作用仪导购篇。(点击查看)

2012 年 10 月30日 （中国， 上海）--专注于提高人类健康及其生存环境安全的全球领先企业珀金埃尔默（PerkinElmer ）公司10月参加了由中国生物物理学会分子生物物理专业委员会和美国生物物理学会于14-18 日在北京友谊宾馆举办的2012 蛋白质－配体弱相互作用研究的技术与方法国际研讨会。PerkinElmer公司的Tim Cloutier 博士于15日做大会发言，与来自国内外的与会者一起分享PerkinElmer Enspire 多模式微孔板检测系统与无标记检测方案。Tim Cloutier 博士说：&ldquo PerkinElmer EnSpire（(CorningEpic).）是世界上第一个多模式多孔板检测仪器。它可用于96和384微孔板，以非介入检测技术在活细胞中识别和表征多个G蛋白偶联型受体（GPCR）通路活性。此外，EnSpire第一次提出了无标记和标记技术在基于细胞和生化分析的正交校验检测方案。在活细胞中，成功地动态监测的细胞内的的质量重分布（DMR），我们无标记检测技术是一个综合性的多功能的工具，能够生成的生理相关的表型数据为G蛋白偶联受体的研究。此外，还可以检测配体依赖性反应的蛋白质：蛋白质和蛋白质的小分子，生物分子的相互作用。非常类似于低通量的SPR技术。 EnSpire无标记，从而提供了一个快速KD亲和力的高通量检测方案，可以是在先于BiaCore检测之前，提供了高通量的预筛方案。&rdquo 我们先进的无标记检测产品，为您解决GPCR的问题，为您的研究带来划时代的飞跃。欲了解更多产品信息，请访问我们的官方网站www.perkinelmer.com/EnSpireLabelfree产品样本下载 PerkinElmer生命科学与技术部