Двухполяризационная интерферометрия
Двойная поляризационная интерферометрия ( DPI ) — это аналитический метод, который исследует молекулярные слои, адсорбированные на поверхности волновода, с помощью затухающей волны луча лазерного . Он используется для измерения конформационных изменений в белках или других биомолекулах в процессе их функционирования (так называемое соотношение конформационной активности ).
Инструментарий
[ редактировать ]ДПИ [1] фокусирует лазерный свет в двух волноводах. Одна из этих функций выполняет функцию «чувствительного» волновода, имеющего открытую поверхность, а вторая обеспечивает поддержание опорного луча. Двумерная интерференционная картина формируется в дальней зоне за счет объединения света, проходящего через два волновода. Метод DPI вращает поляризацию лазера, чтобы поочередно возбуждать две моды поляризации волноводов. Измерение интерферограммы для обеих поляризаций позволяет как показатель преломления рассчитать , так и толщину адсорбированного слоя. Поляризацию можно быстро переключать, что позволяет в режиме реального времени измерять химические реакции, происходящие на поверхности чипа в проточной системе. Эти измерения можно использовать для вывода конформационной информации о происходящих молекулярных взаимодействиях по мере изменения размера молекул (на основе толщины слоя) и плотности складок (на основе RI). DPI обычно используется для характеристики биохимических взаимодействий путем количественного определения любого конформационные изменения одновременно с измерением скорости реакции, сродства и термодинамики. [ нужна ссылка ]
Методика является количественной, в режиме реального времени (10 Гц) с размерным разрешением 0,01 нм. [2]
Также существуют расширения интерферометрии двойной поляризации, а именно интерферометрия двойной поляризации с множественной длиной пути (MPL-DPI). [3] [4] [5] и улучшенное поглощение DPI. В MPL-DPI количественная оценка как толщины слоя, так и показателя преломления (плотности) и, следовательно, массы на единицу площади может быть выполнена для пленок с покрытием in situ и ex-situ, тогда как обычный DPI может рассчитать свойства пленки только в том случае, если интерферограмма постоянно контролируется. Улучшенное поглощение DPI [6] (AE-DPI) используется для разделения массы различных молекул на поверхности, используя поглощение одного из видов молекул по сравнению с другими видами на поверхности.
Приложения
[ редактировать ]В 2008 году появилось новое применение двухполяризационной интерферометрии, когда интенсивность света, проходящего через волновод, гасится в присутствии роста кристаллов. Это позволило отслеживать самые ранние стадии зарождения кристаллов белка. [7] Более поздние версии интерферометров с двойной поляризацией также имеют возможность количественно определять порядок и нарушения в тонких пленках с двойным лучепреломлением. [8] Это использовалось, например, для изучения образования липидных бислоев и их взаимодействия с мембранными белками. [9] [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кросс, Г; Ривз, А.А.; Бренд, С; Попплуэлл, Дж. Ф.; Пил, LL; Суонн, MJ; Фриман, Нью-Джерси (2003). «Новый количественный оптический биосенсор для характеристики белков». Биосенсоры и биоэлектроника . 19 (4): 383–90. дои : 10.1016/S0956-5663(03)00203-3 . ПМИД 14615097 .
- ^ Суонн, MJ; Фриман, Нью-Джерси; Кросс, GH (2007). «Двойная поляризационная интерферометрия: оптический метод в реальном времени для измерения (био) молекулярной ориентации, структуры и функции на границе твердого тела и жидкости». В Марксе, РС; Лоу, ЧР; Каллен, округ Колумбия; Уиталл, ХХ; Карубе, И. (ред.). Справочник по биосенсорам и биочипам . Том. 1. Уайли . Пт. 4, гл. 33, стр. 549–568. ISBN 978-0-470-01905-4 .
- ^ Коффи, Пол Д.; Суонн, Маркус Дж.; Уэй, Томас А.; Шедин, Фред; Лу, Цзянь Р. (22 июня 2009 г.). «Многолучевая интерферометрия с двойной поляризацией» . Оптика Экспресс . 17 (13): 10959–10969. Бибкод : 2009OExpr..1710959C . дои : 10.1364/OE.17.010959 . ПМИД 19550495 .
- ^ Коффи, Пол. «Межфазные измерения коллоидных и биоколлоидных систем в реальном времени» . Проверено 16 декабря 2022 г.
- ^ Деливопулос, Евангелос; Уберай, Мириам М.; Коффи, Пол Д.; Суонн, Маркус Дж.; Шакешефф, Кевин М.; Велланд, Марк Э. (февраль 2015 г.). «Слои сывороточного белка на парилене-С и оксиде кремния: влияние на клеточную адгезию» . Коллоиды и поверхности B: Биоинтерфейсы . 126 : 169–177. дои : 10.1016/j.colsurfb.2014.12.020 . ПМЦ 4342411 . ПМИД 25555155 .
- ^ Коффи, Пол Дэвид; Суонн, Маркус Джек; Уэй, Томас Эндрю; Му, Циншань; Лу, Цзянь Рен (2013). «Структура и масса гетерогенных тонких пленок, измеренная методами двойной поляризационной интерферометрии и эллипсометрии». РСК Прогресс . 3 (10): 3316. Бибкод : 2013RSCAd...3.3316C . дои : 10.1039/C2RA22911K .
- ^ Буджемлин, А; Кларк, DT; Фриман, Нью-Джерси; Николсон, Дж. М.; Джонс, GR (2008). «Ранние стадии кристаллизации белка, выявленные с помощью новой технологии оптических волноводов». Журнал прикладной кристаллографии . 41 (3): 523. doi : 10.1107/S0021889808005098 .
- ^ Машаги, А; Суонн, М; Попплуэлл, Дж; Текстор, М; Реймхульт, Э (2008). «Оптическая анизотропия нанесенных липидных структур, исследованная с помощью волноводной спектроскопии, и ее применение для изучения кинетики формирования нанесенного липидного бислоя». Аналитическая химия . 80 (10): 3666–76. дои : 10.1021/ac800027s . ПМИД 18422336 .
- ^ Сангера, Н.; Суонн, MJ; Ронан, Дж; Пиньейро, Ти Джей (2009). «Взгляд на ранние события агрегации прионного белка на липидных мембранах» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1788 (10): 2245–51. дои : 10.1016/j.bbamem.2009.08.005 . ПМИД 19703409 .
- ^ Ли, TH; Хэн, К; Суонн, MJ; Геман, доктор медицинских наук; Сепарович, Ф; Агилар, Мичиган (2010). «Количественный анализ разупорядочения липидов ауреином 1.2 в режиме реального времени во время мембранной адсорбции, дестабилизации и лизиса» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1798 (10): 1977–86. дои : 10.1016/j.bbamem.2010.06.023 . ПМИД 20599687 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кросс, GH; Рен, Ю; Фриман, Нью-Джерси (1999). «Полосы Янга из вертикально интегрированных пластинчатых волноводов: применение к измерению влажности» (PDF) . Журнал прикладной физики . 86 (11): 6483. Бибкод : 1999JAP....86.6483C . дои : 10.1063/1.371712 . S2CID 121706760 .
- Кросс, Дж. (2003). «Новый количественный оптический биосенсор для характеристики белков». Биосенсоры и биоэлектроника . 19 (4): 383–90. дои : 10.1016/S0956-5663(03)00203-3 . ПМИД 14615097 .
- Фриман, Нью-Джерси; Пил, LL; Суонн, MJ; Кросс, GH; Ривз, А; Бренд, С; Лу, младший (2004). «Исследование адсорбции и структуры белка на границе раздела твердое тело и жидкость с высоким разрешением в режиме реального времени с использованием интерферометрии двойной поляризации». Физический журнал: конденсированное вещество . 16 (26): С2493–С2496. Бибкод : 2004JPCM...16S2493F . дои : 10.1088/0953-8984/16/26/023 . S2CID 250737643 .
- Хан, ТР; Грандин, HM; Машаги, А; Текстор, М; Реймхульт, Э; Ревякин, И (2008). «Перераспределение липидов в фосфатидилсеринсодержащих везикулах, адсорбирующихся на диоксиде титана» . Биоинтерфазы . 3 (2): ФА90. дои : 10.1116/1.2912098 . ПМИД 20408675 . S2CID 28632810 .
