[发明专利]用于识别和分离大分子的非简并两波混频

说明书

用于测定悬浮在介质中的粒子的半径的方法和仪器包括：在介质中叠加第一多普勒频移光波和第二多普勒频移光波，该第一多普勒频移光波和该第二多普勒频移光波在它们之间具有可变频移，这样，第一光波相对于第二光波具有能量增益，改变该频移并且改变频移的同时测量该增益以确定该频移的数值，在该频移的数值处，存在增益的峰值，和基于该频移的数值，确定粒子的半径，在该频移的数值处，存在增益的峰值。

相关申请的交叉参考

本申请主张美国临时专利申请号62/207,168(于2015年8月19日提交)的优先权，其整体公开内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明涉及在胶体悬浮液中使用非简并两波混频(nondegenerate two-wavemixing)识别和分离大分子，尤其生物分子比如蛋白质、抗体、DNA链、红细胞和精液以及分子和生物结构单元(molecular and biological moieties)。

背景技术

生物分子(比如蛋白质、抗体、DNA链、红细胞和精液，分子和生物结构单元以及一般的大分子)通常通过使用凝胶和其它介质中的电泳被检测和分离。电泳是在空间上均匀电场的作用下，分散粒子相对于流体的移动。这种电动学现象是由Ferdinand FredericReuss(莫斯科国立大学)在1807年首次观察到的，他注意到，施加恒定的电场使得分散在水中的粘土粒子迁移。电泳最终是由粒子表面和周围的流体之间的带电荷的界面的存在引起的，并且它是在生物化学中使用的，用于通过尺寸、电荷或亲合力分离分子的许多分析技术的基础。

电泳是在实验室中使用的，用来基于它们的尺寸分离大分子的技术。该技术涉及施加负电荷使得粒子(比如蛋白质)朝向正电荷移动。这种技术用于DNA和RNA分析。聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)相比基于琼脂糖的电泳具有更清晰的分辨率并且更适合用于定量分析。使用PAGE，DNA足迹法可识别蛋白质是如何连接到DNA上的。PAGE可被用于通过尺寸、密度和纯度分离蛋白质，并且进一步可被用于质粒分析用来了解细菌对抗生素变得耐药。

最近，使用电场梯度的双向电泳(DEP)已经被用于类似的应用和细胞分离。DEP并不要求大分子是带电的，取而代之依赖大分子的极化度。当可极化的粒子悬浮在非均匀的电场中时双向电泳会出现。电场使粒子极化并且粒子的极遭受沿场线的力，根据两极取向，该力可以是吸引的或是排斥的。因为该场是非均匀的，遭受较大电场的极比另一个极占优势，并且粒子将移动。根据Maxwell-Wagner-Sillars极化，两极取向取决于粒子和介质的相对极化度。再者，因为力的方向取决于场梯度而不是场方向，双向电泳将在交流电电场以及直流电电场中出现；极化，并且因此力的方向，取决于粒子和介质的相对极化度。如果粒子在渐增的电场的方向中移动，该行为被称为正DEP。如果行动是远离高电场区域移动粒子，它被认为是负DEP(nDEP)。因为粒子和介质的相对极化度是取决于频率的，改变触发信号(energizing signal)和测量力改变的方式可被用来测定粒子的电性质；由于固有的粒子电荷，这允许粒子的电泳移动消除。

与双向电泳相关的其它现象是电旋转(electrorotation)和行波双向电泳(traveling wave dielectrophoresis)(TWDEP)。这些需要复杂的信号生成设备和模式化的电极结构以产生需要的旋转或行进电场(rotating or traveling electric fields)；由于这种复杂性，这些技术相比传统的双向电泳更得不到研究者的认同。