[发明专利]一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小分子与生命大分子相互作用过程中的超声波监测装置和相关监测方法，尤其药物分子与核酸和蛋白质相互作用过程中的超声波监测。 

背景技术

以核酸和蛋白质为代表的生命大分子的分析测定，以及研究小分子特别是药物分子与核酸和蛋白质相互作用的机理是生命科学研究中最重要的技术之一。目前主要是应用核酸和蛋白质内源紫外吸收光谱的紫外分光光度法、基于荧光探针分子与核酸和蛋白质相互作用的荧光分光光度法，以及近年来兴起的共振光散射技术。紫外分光光度法灵敏度低，荧光分光光度法试剂昂贵，有毒性，共振光散射技术的适用体系有限。而且这三种主要的方法都存在基体干扰大、定量测定的线性范围窄、光谱精细结构信号不足、不适用于光稳定性差的物质和大浓度条件下的监测等缺点。 

小分子与生命大分子的相互作用过程当中，一种比较常见的方式是大量小分子在核酸和蛋白质大分子上不同部位的聚集，进而引起大分子构象的转变以及大颗粒聚集体的形成。当这种相互作用很强烈、形成很大的颗粒和超分子体系、浓度很大、小分子是光不稳定性物质、以及直接研究小分子与以病毒、细菌、细胞为代表的生命大分子聚集体相互作用的时候，会导致紫外光谱反映不出真实的相互作用、荧光的强烈淬灭、共振光散射过于强烈无法透过的问题。换句话说，这三种光谱分析法只适合于光稳定性小分子、小粒子、稀溶液的情形，而且只能用于静态分析。 

超声波跟踪是近年来发展起来的一种新的非接触性探测技术，它具有方便快捷、安全环保、适应性强、灵敏度高和成本低廉的特点，目前已经被用于某些化工过程的在线监控等。但是未见在小分子与生命大分子相互作用过程中进行超声波监测应用。 

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是针对现有背景技术而提供一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的装置，其使用方便快捷，安全环保，适应性强，灵敏度高和成本低廉优点，可以在线监测小分子与生命大分子相互作用的过程，通过超声波在介质传播中发生的超声波信号参数的变化规律，实现小分子与生命大分子相互作用过程的在线监测。 

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有背景技术而提供一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的方法，其方便快捷，安全环保，适应性强，灵敏度高和成本低廉优点，可以在线监测小分子与生命大分子相互作用的过程，通过超声波在介质传播中发生的超声波信号参数的变化规律，实现小分子与生命大分子相互作用过程的在线监测。 

本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的装置，其特征在于它包括超声波发射装置、超声波接收装置、信号采集装置、信号处理装置，其中超声波发射装置和超声波接收装置至少位于分子反应器的附近并相互配合，使超声波接收装置接收到超声波发射装置发出的并透过分子反应器的超声波信号，超声波接收装置将信号输出连接到信号采集装置，信号采集装置输出相关信号输送连接到信号处理装置。 

作为改进，所述的超声波接收装置将信号输出经过功率放大装置进行放大，再连接到信号采集装置，以提高信号处理灵敏性，扩大应用范围。 

再改进，所述的超声波发射装置、超声波接收装置设置在分子反应器壁面处，并做成收发一体式的，以方便使用。 

再改进，所述的超声波发射装置和超声波接收装置带有一个或多个超声波传感器，以扩大使用范围。 

优选，所述的超声波发射装置和超声波接收装置其超声波信号的发射和接收频率范围为20kHz～20MHz；超声波信号的发射和接收频率最佳范围为100kHz～5MHz。 

本发明解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为：一种利用超声波监测小分子与生命大分子相互作用的方法，其特征在于： 

装置为包括超声波发射装置、超声波接收装置、信号采集装置、信号处理装置，其中超声波发射装置和超声波接收装置至少位于分子反应器的附近并相互配合，使超声波接收装置接收到超声波发射装置发出的并透过分子反应器的超声波信号，超声波接收装置将信号输出连接到信号采集装置，信号采集装置输出相关信号输送连接到信号处理装置； 

测试步骤依次为： 

(1)通过调节超声波发射装置，向分子反应器内部发射频率为f，功率为w的超声波；

(2)超声波接收装置接收透过分子反应器反应过程中超声波信号的变化； 

(3)信号处理装置分析接收到的超声波信号，选取超声波信号的频率f、振幅A、能量E、声速V或者四者之间的组合参数作为超声波特征值；