[发明专利]自动等温滴定微量热计装置与使用方法

说明书

发明背景

本发明大体上涉及微量热计，并且更具体地说，涉及改善微量热计尤其是自动等温滴定微量热系统(ITC系统)的性能的特征。

微量热计广泛地用于生物化学、药理学、细胞生物学以及其它领域。量热法提供了一种用于测量生物大分子的热力学性质变化的直接方法。微量热计通常是双池仪器，其中样品池中的缓冲液中的试验物质的稀释溶液的性质被连续地与参照池中相等量的缓冲液相比。所测量的这两个池性质(例如温度或热流量)之间差异归因于样品池中存在试验物质。

一种类型的微量热计是等温滴定量热计。等温滴定量热计(ITC)是一种差动装置，虽然样品池中的液体被连续搅拌，但其在固定的温度和压力下操作。滴定量热法最普遍的应用在于表征分子相互作用的热力学。在这种应用中，试验物质(例如蛋白质)的稀释溶液放置在样品池中，并且在不同时间将少量的包含配位体(该配位体键联在试验物质上)的第二稀释溶液注入样品池中。该仪器测量由于新引入的配位体键联至试验物质而放出或吸收的热量。对于试验物质和配位体之间特别的配对而言，从多次注入试验的结果可确定例如吉布斯能量、缔合常数、焓和熵的变化以及键联的化学计量这样的性质。

虽然目前利用的ITC提供了可靠的键联数据结果，但是其在药物研究的早期阶段的广泛利用受到若干因素的限制：执行键联测定所需要的相对高数量的蛋白质(例如大约0.1毫克(mg)至大约1.0mg的蛋白质)，由于执行测量所需要的时间而引起的有限的处理量，以及利用传统ITC的复杂性。

目前，利用现有技术的ITC收集键联数据需要专业人员大量的准备和技巧。例如，利用现有技术的ITC，首先经由相应的池柱分别用参照物质和样品物质填充参照池和样品池。随后，用滴定剂填充ITC的滴定管，这是一种精细的操作，因为精确地填充移液管中的注射器并且使得没有空气截留在里面是非常重要的。然后经由池柱将滴定管的针手动地放置在样品池中，并且可开始ITC试验。ITC测量过程受到形式为计算机等运行程序以用于执行试验的控制单元的控制。与用于试验的程序相一致的是，搅拌马达使注射器、针和搅拌桨以指定的速度旋转，从而允许试剂的合适混合。与用于试验的程序相一致的是(例如当达到一定温度和/或达到平衡时)，注射器中的柱塞被激励，从而将滴定剂注入样品溶液中。取决于程序设定，该注入可间断地(一步一步地)或连续地进行。量热计连续地测量并记录与试剂的相互作用相关联的相对于时间的放热/吸热。根据建立的算法可对结果进行分析。

如通过阅读上述现有技术的过程可理解的那样，利用现有技术的ITC，用这些现有技术的ITC执行的键联测量的质量极大地取决于操作者的技巧和经验，并且涉及相当大量的准备时间。

一段时间以来市场上已经存在至少一种自动ITC系统，MicroCal AutoITC，其是基于商业上可获得的微量热计和线性机器人系统以及设置为可执行自动样品处理的射流系统的。

本发明的概要

本发明的目的在于，提供一种新的自动等温滴定微量热系统(ITC系统)，该ITC系统克服了现有技术的一个或多个缺点。这通过独立权利要求中所限定的ITC系统而实现。

该ITC系统的一个优点在于，同现有技术相比，每个滴定试验需要更少的时间。这是由于例如减少了池容积，并且移液管组件和样品池的清洁和重填充基本是并行执行的。因此，同现有技术的系统相比，系统处理量显著更高，这使得可能评估大量样品以进行筛选类型的试验。

另一优点在于，ITC系统可设置用来执行大量无人值守的滴定试验。

在从属权利要求中限定了本发明的实施例。

附图简述

图1在截面中显示了现有技术的手动ITC系统的一示意性示例，该ITC系统包括自动移液管组件。

图2显示了自动ITC系统的一个实施例的示意图。

图3a和图3b显示了自动ITC系统的其它实施例的示意图。

图4a和图4b显示了用于自动ITC系统的注射式射流系统的两个实施例的示意图。

图5a到图5c显示了根据一个实施例的注射器填充端口连接器单元的作用的示意图。

图6显示了根据一个实施例的池准备射流系统的示意图。

图7示意性地显示了图2的ITC系统的不同操作状态。

图8a到图8d更详细地显示了图2的ITC系统的不同操作状态。

本发明的详细说明