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二重偏光干渉法（DPI ）は、レーザービームのエバネッセント波を使用して導波管の表面に吸着された分子層を調べる分析技術です。これは、タンパク質やその他の生体分子が機能する際の立体構造の変化（立体構造活性相関と呼ばれる） を測定するために使用されます。
計装
DPI [1]は、レーザー光を 2 つの導波管に集束します。これらの導波管の 1 つは露出した表面を持つ「感知」導波管として機能し、もう 1 つは参照ビームを維持する機能を果たします。2 つの導波管を通過する光を組み合わせることで、遠距離場に 2 次元の干渉パターンが形成されます。DPI 技術は、レーザーの偏光を回転させて、導波管の 2 つの偏光モードを交互に励起します。両方の偏光の干渉縞を測定することで、屈折率と吸着層の厚さの両方を計算できます。偏光はすばやく切り替えることができるため、フロースルー システムのチップ表面で発生する化学反応をリアルタイムで測定できます。これらの測定を使用して、分子サイズ (層の厚さから) と折り畳み密度 (RI から) が変化するにつれて、発生する分子相互作用に関する構造情報を推測できます。DPI は通常、反応速度、親和性、熱力学を測定すると同時に構造変化を定量化することで、生化学的相互作用を特徴付けるために使用されます。 [引用が必要]
この技術は定量的かつリアルタイム（10Hz）で、寸法分解能は0.01nmである。[2]
二重偏光干渉法の拡張として、多重光路長二重偏光干渉法（MPL-DPI）[3] [4] [5]や吸収増強DPIも存在します。MPL-DPIでは、層の厚さと屈折率（密度）の両方を定量化し、その結果、in situおよびex-situコーティングされたフィルムの単位面積あたりの質量を計算できます。一方、通常のDPIでは、干渉縞を継続的に監視している場合にのみフィルムの特性を計算できます。吸収増強DPI [6]（AE-DPI）は、表面上の異なる分子の質量を分離するために使用され、表面上の分子種の1つが他の分子種と比較して吸収されることを利用します。
アプリケーション
2008年に、導波管を通過する光の強度が結晶成長の存在下で消滅するという、二重偏光干渉計の新しい用途が登場しました。これにより、タンパク質結晶核形成の非常に初期の段階を監視できるようになりました。[7]二重偏光干渉計の後のバージョンでは、複屈折薄膜の秩序と破壊を定量化する機能も備えています。[8]これは、たとえば、脂質二重層の形成と膜タンパク質との相互作用を研究するために使用されています。[9] [10]
参考文献
- ^ Cross, G; Reeves, AA; Brand, S; Popplewell, JF; Peel, LL; Swann, MJ; Freeman, NJ (2003). 「タンパク質特性評価のための新しい定量的光学バイオセンサー」.バイオセンサーとバイオエレクトロニクス. 19 (4): 383– 90. doi :10.1016/S0956-5663(03)00203-3. PMID 14615097.
- ^ Swann, MJ; Freeman, NJ; Cross, GH (2007)。「デュアル偏光干渉法: 固体/液体界面における (バイオ) 分子の配向、構造、機能を測定するためのリアルタイム光学技術」。Marks, RS; Lowe, CR; Cullen, DC; Weetall, HH; Karube, I. (編)。バイオセンサーとバイオチップのハンドブック。第 1 巻。Wiley。第 4 部、第 33 章、pp. 549–568。ISBN 978-0-470-01905-4。
- ^ Coffey, Paul D.; Swann, Marcus J.; Waigh, Thomas A.; Schedin, Fred; Lu, Jian R. (2009 年 6 月 22 日). 「多重経路長デュアル偏光干渉法」. Optics Express . 17 (13): 10959– 10969. Bibcode :2009OExpr..1710959C. doi : 10.1364/OE.17.010959 . PMID 19550495.
- ^ Coffey, Paul. 「コロイド系およびバイオコロイド系の界面測定をリアルタイムで」 。 2022年12月16日閲覧。
- ^ Delivopoulos, Evangelos; Ouberai, Myriam M.; Coffey, Paul D.; Swann, Marcus J.; Shakesheff, Kevin M.; Welland, Mark E. (2015 年 2 月). 「パリレン C および酸化ケイ素上の血清タンパク質層: 細胞接着への影響」. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces . 126 : 169–177 . doi : 10.1016/j.colsurfb.2014.12.020 . PMC 4342411 . PMID 25555155.
- ^ Coffey, Paul David; Swann, Marcus Jack; Waigh, Thomas Andrew; Mu, Qingshan; Lu, Jian Ren (2013). 「二重偏光干渉法と偏光解析法で測定した不均質薄膜の構造と質量」RSC Advances . 3 (10): 3316. Bibcode :2013RSCAd...3.3316C. doi :10.1039/C2RA22911K.
- ^ Boudjemline, A; Clarke, DT; Freeman, NJ; Nicholson, JM; Jones, GR (2008). 「新興光導波路技術によって明らかになったタンパク質結晶化の初期段階」Journal of Applied Crystallography . 41 (3): 523. doi :10.1107/S0021889808005098.
- ^ Mashaghi, A; Swann, M; Popplewell, J; Textor, M; Reimhult, E (2008). 「導波路分光法で調べた支持脂質構造の光学的異方性と支持脂質二重層形成速度論の研究への応用」.分析化学. 80 (10): 3666– 76. doi :10.1021/ac800027s. PMID 18422336.
- ^ Sanghera, N; Swann, MJ; Ronan, G; Pinheiro, TJ (2009). 「脂質膜上のプリオンタンパク質の凝集における初期イベントの洞察」Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes . 1788 (10): 2245– 51. doi : 10.1016/j.bbamem.2009.08.005 . PMID 19703409.
- ^ Lee, TH; Heng, C; Swann, MJ; Gehman, JD; Separovic, F; Aguilar, MI (2010). 「膜吸着、不安定化、溶解中のオーレイン1.2による脂質無秩序化のリアルタイム定量分析」Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes . 1798 (10): 1977– 86. doi : 10.1016/j.bbamem.2010.06.023 . PMID 20599687.
さらに読む
- Cross, GH; Ren, Y; Freeman, NJ (1999). 「垂直に統合されたスラブ導波路からのヤング縞: 湿度センシングへの応用」(PDF) . Journal of Applied Physics . 86 (11): 6483. Bibcode :1999JAP....86.6483C. doi :10.1063/1.371712. S2CID 121706760.
- Cross, G (2003). 「タンパク質特性評価のための新しい定量的光学バイオセンサー」.バイオセンサーとバイオエレクトロニクス. 19 (4): 383– 90. doi :10.1016/S0956-5663(03)00203-3. PMID 14615097.
- Freeman, NJ; Peel, LL; Swann, MJ; Cross, GH; Reeves, A; Brand, S; Lu, JR (2004). 「デュアル偏光干渉法を用いた固体-液体界面におけるタンパク質吸着と構造のリアルタイム高解像度研究」Journal of Physics: Condensed Matter . 16 (26): S2493 – S2496 . Bibcode :2004JPCM...16S2493F. doi :10.1088/0953-8984/16/26/023. S2CID 250737643.
- Khan, TR; Grandin, HM; Mashaghi, A; Textor, M; Reimhult, E; Reviakine, I (2008). 「チタン上に吸着するホスファチジルセリン含有小胞内の脂質再分布」。Biointerphases . 3 ( 2): FA90. doi : 10.1116/1.2912098 . PMID 20408675. S2CID 28632810.