利用扩散有序光谱中的多氟化物示踪剂检测生物分子相互作用

《Analytical Methods》：Detection of biomolecular interactions using polyfluorine tracers in diffusion ordered spectroscopy

生物传感器技术在军事和医疗领域面临低浓度蛋白质复合物检测及相互作用机制不明确等挑战。本研究创新性地采用扩散有序光谱（DOSY）结合聚氟素示踪剂法，通过测量生物素-五氟十六烷酰示踪剂与凝集素结合前后的扩散系数变化（1.937×10-8> m2 s-1> vs 1.12×10-11> m2 s-1>），验证了相互作用的存在。计算出水动力学半径23 ?，与天然凝集素文献值高度吻合，证实了DOSY结合聚氟素示踪剂在解析生物分子结构及相互作用中的高效性，且无需二次抗体或纯化步骤。

　　

生物传感器技术在多个领域都发挥了重要作用，包括军事应用和医疗保健。然而，这些领域面临着诸多挑战，例如在生物样本中检测低浓度蛋白质复合物，以及对蛋白质相互作用特性的理解不足。为了解决这些问题，我们引入了一种替代方法，该方法利用扩散有序光谱（Diffusion Ordered Spectroscopy，简称DOSY）作为检测手段来计算扩散系数。该技术通过使用示踪分子，在蛋白质相互作用前后测量其扩散系数，从而帮助检测分子（如蛋白质）之间的相互作用。我们选用了一种多氟化物示踪剂——十五氟辛酰（pentadecafluorooctanoyl），通过DOSY研究了抗生物素（avidin）与生物素（biotin）之间的相互作用，进而计算了相互作用前生物素-十五氟辛酰复合物以及相互作用后抗生物素-生物素-十五氟辛酰复合物的扩散系数。测量得到的扩散系数分别为：未结合状态为1.937 × 10^?8 m² s^?1，结合状态为1.12 × 10^?11 m² s^?1。正如预期的那样，未结合状态的扩散系数明显高于结合状态的扩散系数，这与大分子复合物的较大体积和较慢运动速度相符。因此，这些扩散系数的差异可以归因于分子量和大小的变化，从而证实了抗生物素与生物素之间的相互作用。此外，还根据扩散系数计算出了抗生物素-生物素-十五氟辛酰复合物的流体动力学半径，结果为23 ?，这与现有文献中报道的抗生物素天然分子的半径非常接近。这表明该方法能够确定分子的结构参数。使用多氟化物示踪剂可以无需二次抗体或进一步纯化步骤，即可获得准确且具体的实验结果。