本文關(guān)鍵詞：基于微流控系統(tǒng)的高通量蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選新方法研究

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【摘要】：迄今,X射線晶體學(xué)是解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要研究手段,而獲得高質(zhì)量的蛋白質(zhì)晶體仍需要大量實驗的篩選。微流控技術(shù)因具有高通量、低耗費、集成化和促進結(jié)晶等優(yōu)勢,而為蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選提供了可靠的方法。第一章闡述了蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選的主要方法、商品化的蛋白質(zhì)結(jié)晶平臺及發(fā)展趨勢；探討了目前基于微流控技術(shù)的蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選技術(shù)和所采用的方法；介紹了近幾年3D打印技術(shù)在微流控系統(tǒng)的應(yīng)用。第二章中,我們發(fā)展了一種基于3D打印微孔陣列芯片和液滴技術(shù)的納升級蒸氣擴散蛋白質(zhì)結(jié)晶和篩選方法。我們利用3D打印技術(shù)加工了具有不同體積微孔的微孔陣列芯片；發(fā)展了針對3D打印芯片內(nèi)部微孔隙的后處理技術(shù)和具有多層結(jié)構(gòu)的3D打印芯片密封體系,從而獲得完全密封的結(jié)晶微腔室；最終結(jié)合本實驗室的液滴操縱技術(shù),實現(xiàn)了納升級蒸氣擴散蛋白質(zhì)結(jié)晶和篩選。其蛋白消耗量比常規(guī)體系下蒸氣擴散蛋白質(zhì)結(jié)晶每次試驗消耗的蛋白質(zhì)溶液降低了10-100倍。第三章中,我們發(fā)展了一種蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選的新方法——高分辨微批量法。該方法通過在毛細管內(nèi)形成可控的蛋白質(zhì)濃度梯度溶液,結(jié)合本實驗室的液滴陣列機器人技術(shù),在玻璃芯片上形成大規(guī)模的蛋白質(zhì)濃度梯度液滴,從而進行高分辨微批量法蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選。我們應(yīng)用商品化蛋白結(jié)晶篩選試劑盒提供的480種結(jié)晶條件對五種蛋白進行了篩選,使用12種蛋白濃度篩選一個條件僅消耗蛋白樣品40 nL。
【關(guān)鍵詞】：微流控學(xué) 蛋白質(zhì)結(jié)晶 3D打印技術(shù) 濃度梯度 高通量篩選
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O629.73
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-8
• ABSTRUCT8-14
• 第一章 緒論14-55
• 1.1 蛋白質(zhì)結(jié)晶及其篩選方法14-16
• 1.1.1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定和蛋白質(zhì)結(jié)晶14-15
• 1.1.2 常用的蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選方法15-16
• 1.2 商業(yè)化蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選儀器16-34
• 1.2.1 商業(yè)蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選機器人17-29
• 1.2.1.1 開放式液體操縱機器人平臺及改裝18-19
• 1.2.1.2 Digilab公司的HoneyBee系列19-21
• 1.2.1.3 Douglas Instruments公司的Oryx系列21-22
• 1.2.1.4 TTPlabtech公司的Mosquito系列22-24
• 1.2.1.5 ARI公司的Phoenix和Gryphon結(jié)晶篩選機器人24-27
• 1.2.1.6 Formulatrix公司的Formulator和Mantis儀器27-29
• 1.2.2 其他可用于蛋白質(zhì)結(jié)晶篩選的通用型液體操縱平臺29-34
• 1.2.2.1 Formulatrix公司的NT830-31
• 1.2.2.2 Hamilton公司的Microlab STAR和VANTAGE系統(tǒng)31-33
• 1.2.2.3 Tecan公司的Freedom EVO和Fluent實驗室自動化方案33-34
• 1.3 基于微流控技術(shù)的蛋白質(zhì)結(jié)晶和篩選34-43
• 1.3.1 PDMS微泵微閥技術(shù)35-37
• 1.3.2 液滴技術(shù)37-40
• 1.3.3 滑動芯片40-41
• 1.3.4 樹型逆向擴散芯片41-42
• 1.3.5 離心力驅(qū)動芯片42-43
• 1.4 常見3D打印技術(shù)及其在微流控領(lǐng)域的應(yīng)用43-48
• 1.4.1 光固化立體造型及相關(guān)技術(shù)45-46
• 1.4.2 選擇性激光燒結(jié)46-47
• 1.4.3 熔融沉積造型47-48
• 1.4.4 噴墨打印48
• 1.5 小結(jié)和選題意義48-49
• 1.6 參考文獻49-55
• 第二章 基于3D打印微孔陣列芯片和液滴技術(shù)的蒸氣擴散蛋白質(zhì)結(jié)晶系統(tǒng)的研究55-79
• 2.1 引言55-56
• 2.2 實驗部分56-64
• 2.2.1 試劑與材料57
• 2.2.2 儀器設(shè)備57-58
• 2.2.3 微孔芯片的設(shè)計和處理58-60
• 2.2.4 3D打印微孔芯片的表征和性能測試60
• 2.2.5 毛細管取樣針的制備60
• 2.2.6 蒸氣擴散體系的驗證和條件優(yōu)化60-62
• 2.2.7 不同體積的液滴蒸氣擴散速度研究62
• 2.2.8 蛋白質(zhì)結(jié)晶和篩選過程62-64
• 2.3 結(jié)果與討論64-75
• 2.3.1 系統(tǒng)設(shè)計65-68
• 2.3.1.1 3D打印微孔芯片的設(shè)計和加工65-67
• 2.3.1.2 密封體系的形成67-68
• 2.3.1.3 結(jié)晶液滴蒸氣擴散速率的控制方法68
• 2.3.2 3D打印芯片的石蠟填充和表面處理結(jié)果68-70
• 2.3.3 蒸氣擴散體系的可行性和影響因素研究70-72
• 2.3.3.1 結(jié)晶液滴和沉淀劑孔中不同鹽濃度比的影響71-72
• 2.3.3.2 結(jié)晶孔中不同油量對液滴失水速率的影響72
• 2.3.4 納升級液滴中的蒸氣擴散蛋白質(zhì)結(jié)晶和篩選72-75
• 2.3.4.1 不同濃度溶菌酶的微批量法和蒸氣擴散結(jié)晶結(jié)果對比72-74
• 2.3.4.2 溶菌酶和胰蛋白酶的蒸氣擴散結(jié)晶篩選74-75
• 2.4 結(jié)論及展望75-76
• 2.5 參考文獻76-79
• 第三章 基于微流控濃度梯度液滴陣列技術(shù)的蛋白質(zhì)結(jié)晶高通量篩選方法的研究79-111
• 3.1 引言79-81
• 3.2 實驗部分81-87
• 3.2.1 試劑與材料81-82
• 3.2.2 儀器設(shè)備82-83
• 3.2.3 微陣列芯片的設(shè)計和制作83
• 3.2.4 濃度梯度的形成和條件試驗83-85
• 3.2.5 大規(guī)模、高通量蛋白質(zhì)結(jié)晶和篩選85-87
• 3.2.6 微體積濃度梯度蛋白質(zhì)結(jié)晶與常規(guī)體積對比87
• 3.3 實驗裝置的優(yōu)化、改進以及初步評測87-92
• 3.3.1 全自動液滴陣列機器人和性能調(diào)試87-90
• 3.3.1.1 第二代全自動液滴陣列機器人及性能87-90
• 3.3.2 編碼型微孔陣列玻璃芯片的設(shè)計和優(yōu)化90-92
• 3.3.2.1 編碼型微孔陣列玻璃芯片的設(shè)計90-91
• 3.3.2.2 PMMA框與玻璃芯片黏合劑及耐油試驗91-92
• 3.4 結(jié)果與討論92-107
• 3.4.1 蛋白液滴濃度梯度陣列的FITC-葡聚糖模擬93
• 3.4.2 液滴濃度梯度陣列的影響條件和優(yōu)化93-95
• 3.4.2.1 不同樣品量對濃度梯度的影響93-94
• 3.4.2.2 不同緩沖液量對濃度梯度的影響94-95
• 3.4.2.3 樣品及緩沖液用量的條件選擇和優(yōu)化95
• 3.4.3 基于液滴濃度梯度技術(shù)的大規(guī)模蛋白質(zhì)結(jié)晶條件篩選95-106
• 3.4.3.1 溶菌酶結(jié)晶條件篩選95-98
• 3.4.3.2 胰蛋白酶結(jié)晶條件篩選98-101
• 3.4.3.3 葡萄糖異構(gòu)酶的結(jié)晶條件篩選101-104
• 3.4.3.4 索馬甜蛋白結(jié)晶條件篩選104-106
• 3.4.4 微體積濃度梯度蛋白質(zhì)結(jié)晶與常規(guī)體積對比106-107
• 3.5 結(jié)論及展望107-108
• 3.6 參考文獻108-111
• 附錄111-128
• 作者簡歷128

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;Microfluidic System for Synthesis of Trigonal Selenium Nanowires[J];Chemical Research in Chinese Universities;2010年04期

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本文編號：912261