[发明专利]手性传感元件、设备，手性表征方法，浓度表征方法

说明书

本发明涉及生物检测领域，提供一种手性传感元件、设备，手性表征方法，浓度表征方法；提高分子手性的检测灵敏度；降低设备和检测成本，提高检测效率和准确度；同时实现对溶液中生物分子浓度的高灵敏表征。手性传感设备包括手性传感元件，手性传感元件包括具有透光性的上部覆盖层、中部覆盖层、下部覆盖层，以及由上部覆盖层、中部覆盖层、下部覆盖层形成的微流通道；在微流通道内的下部覆盖层上设置有手性纳米结构阵列。本发明适用于弱圆二色信号的检测。

技术领域

本发明涉及生物检测领域，尤其涉及手性传感元件、设备，手性表征方法，浓度表征方法。

背景技术

手性是指一个几何结构或者点群与其镜像无法重合的现象。这种现象在自然界中是非常常见，也非常重要。在生命科学领域，具有互为镜像分子结构的手性分子被称为对映体，其具有几乎完全相同的物理和化学性质。然而，生命活体却偏向于一种手性。事实上，活体中几乎所有的糖类、蛋白质和DNA等都具有同一种手性。这些手性物质在活体中造成了一种手性环境，这种手性环境维持着生命的运行。这种生命的运行对进入的活体物质的手性具有很大的敏感性。一旦具有相反手性物质进入活体，轻则带来疾病，重则带来死亡。因此分子手性的检测在生命科学、医药和临床等领域都具有重大的研究和应用价值。由于手性分子会与圆偏光之间形成识别性的相互作用，并表现出手性效应，即圆二色性和圆双折射特性。这些手性效应为检测分子构象提供了有效途径。然而，自然界中手性分子的手性效应太弱(即分子的非对称因子g-factor太小)，其限制了利用此效应实现对对映体检测的灵敏度。

目前的生物分子手性表征技术主要有以下三种：1、X-射线晶体衍射技术；2、核磁共振波谱技术；3、新型的光谱技术，比如圆二色光谱技术、荧光活性光谱技术、拉曼活性光谱技术等等。X-射线晶体衍射技术是使用最广泛的一种手性生物分子技术，目前85％左右的手性生物分子的表征是采用此技术。其利用周期性的物质晶体结构与其对X射线衍射空间分布的方位和强度之间的关系，实现对晶体内部原子排列规律的检测。因此，在采用X射线衍射技术检测手性生物分子的过程中，需要首先对待检测手性生物分子进行结晶。因而，此技术无法检测不易结晶的手性生物分子，无法实现对溶液中活性手性生物分子的原位检测和相关生化反应动力学表征等；核磁共振技术(NMR，Nuclear Magnetic Resonance)是一种利用塞曼效应实现对手性生物分子空间结构的表征技术，其目前的市场使用率在15％左右。NMR具有原位手性生物分子检测，实时研究手性生物分子反应动力学规律的能力。然而，受到复杂的图谱分析的限制，NMR在分子量比较大的蛋白质检测中受到诸多限制，同时NMR在使用过程中还需要对待检测手性生物分子进行标记，这进一步限制了此种技术的应用范围；新型光谱技术利用手性生物分子对左和右圆偏振光的响应差异实现对生物分子手性的检测，其具有仪器设备简单、廉价，可实现原位检测和手性生物分子反应动力学的实时表征等诸多优点。其中最成熟的光谱技术是圆二色光谱技术。

传统的圆二色光谱技术是利用待检测蛋白质对入射左和右圆偏振光的吸收差异来实现对蛋白质空间结构的检测，这种技术对蛋白质构象的检测灵敏度取决于蛋白质分子本身的非对称因子，即蛋白质分子与左和右圆偏振光之间的非对称作用差异。然而，这种作用差异是非常微弱的，其限制了圆二色光谱技术的检测灵敏度(一般只能达到毫克量级)。同时，在系统实现上，为了能够实现对紫外区域和弱圆二色信号的检测，商业系统本身不仅要具有极高的检测灵敏度，而且在测试过程中要通过高纯度的氮气。这就提高了系统的价格和样品检测成本，降低了样品的检测效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种手性传感元件及设备，提高分子手性的检测灵敏度；提供一种手性表征方法，降低设备和检测成本，提高检测效率和准确度；提供一种浓度表征方法，实现对溶液中生物分子浓度的高灵敏表征。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：手性传感元件，包括具有透光性的上部覆盖层、中部覆盖层、下部覆盖层，以及由上部覆盖层、中部覆盖层、下部覆盖层形成的微流通道；在微流通道内的下部覆盖层上设置有手性纳米结构阵列。