[发明专利]一种基于太赫兹技术检测液体样品的方法

说明书

本发明提供一种基于太赫兹技术检测液体样品的方法，包括步骤S1：提供太赫兹光谱装置，可容纳液体样品的容器，以及由太赫兹超材料制成的超材料传感器，超材料传感器紧贴容器的一侧内壁设置；S2：将待测生物分子制备成反向胶束乳液并加入容器中，反向胶束乳液是连续相为油相，分散相为水相，磷脂分子为表面活性剂的乳液，其中，磷脂分子以反向胶束的形式存在，待测生物分子被包裹于分散相中；以及S3：使用太赫兹光谱装置获得待测总体在太赫兹波段的光谱信息，以实现对液体样品的检测。本发明利用太赫兹光谱装置，基于太赫兹超材料和反向胶束的结合，在接近生理条件下的微环境和磷脂自组装形式下探测生物分子的性质、相互作用和进行定量探测。

技术领域

本发明涉及生物医学技术领域，更具体地涉及一种基于太赫兹技术检测液体样品的方法。

背景技术

太赫兹一般是指频率为0.3～10THz，波长30μm～1mm的电磁波。在电磁波谱上位于微波与红外波段之间。太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是研究生物界面水分子介电弛豫的一种强有力工具，由于其时间测量尺度范围为10^-9至10^-11S，能够表征皮秒水合动力学的直接信息，是研究结合水的理想工具。这意味着THz波段运用于充满界面水环境和有机生物分子(如DNA、蛋白等)具有独特的契合优势。当前，应用太赫兹技术分析有机生物样本已经成为太赫兹技术发展的一个重要方向。太赫兹时域光谱技术的开发为人们研究生物分子打开了一个全新的视野，太赫兹光谱的高灵敏度，高时间分辨率以及相关探测方法为生物、化学、物理等领域的研究提供了新视角。但生物体系中含量较高的水对THz波段有极强的吸收性，从而使得研究液体样品的透射谱相对困难。本方法利用生物分子本身表面活性剂的性质，采用反向胶束的形式，通过THz-TDS探测界面水分子在蛋白结合状态下的动力学信息改变，来表征蛋白与磷脂膜的相互作用。

目前，THz-TDS探测生物分子多使用固体压片或者一定湿度下的水合生物分子。这种方法距离生物分子的生理存在环境有较大差距，且往往只适用于最简单的单一化合物分辨。以THz-TDS探测磷脂膜与蛋白结合的方法为例，目前太赫兹表征的脂质体体系采用囊泡包裹法获得：该方法将溶在有机溶剂中的磷脂蒸发成膜，再将其复溶于二氯甲烷，向其中缓慢注射蛋白水溶液作为内水相，搅拌、涡旋、超声形成乳状液，再在室温恒温下蒸发除去有机相，外加水相使之形成脂质体。对形成的脂质体溶液用极薄的该方法下磷脂分子虽然近似生理状态，但是其体系含水量极高，在THz吸收很强，对样品厚度有很大限制；此外，由于蛋白的水溶性特征，在囊泡外存在自由蛋白，难以保证蛋白与磷脂膜有充分的结合。

为了进一步扩大太赫兹在生物探测领域的应用，2010年以来，国内外研究人员基于SRR(开口谐振环)型的单谐振超材料生物传感器结构，将生物分子探测对象以旋涂的形式负载于超材料结构上，通过不同谐振峰的偏移对结构接近的生物样品进行了区分。基于超材料器件的太赫兹光谱生物检测技术已经取得了一定进展，但太赫兹光谱生物检测技术仍面临很多困难，比如测量面积小、样品不均匀等，这将导致测量结果的不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于太赫兹技术检测液体样品的方法，从而解决现有技术中太赫兹光谱生物检测技术由于测量面积小、样品不均匀进而导致测量结果不准确的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于太赫兹技术检测液体样品的方法，包括以下步骤：S1：提供太赫兹光谱装置，可容纳液体样品的容器，以及由太赫兹超材料制成的超材料传感器，其中，所述超材料传感器上刻制有在太赫兹频段具有滤波或谐振功能的周期性结构，所述超材料传感器通过与所述周期性结构相对的一面紧贴所述容器的一侧内壁设置；S2：将待测生物分子制备成反向胶束乳液，并加入所述容器中，所述反向胶束乳液是连续相为油相，分散相为水相，磷脂分子为表面活性剂的乳液，其中，所述磷脂分子以反向胶束的形式存在，所述待测生物分子被包裹于分散相中，所述反向胶束乳液与超材料传感器构成待测总体；以及S3：使用太赫兹光谱装置获得所述待测总体在太赫兹波段的光谱信息，以实现对液体样品的检测。