电子舌生成连续识别模式用于蛋白质分析

以下实验的总体目标是基于组合方法构建一种电子舌，并利用表面等离子体共振成像技术进行蛋白质分析。该目标通过使用乳糖和硫酸化乳糖作为基本单元，将其混合物沉积在棱镜的金膜表面，实现自组装，从而形成一组具有交叉反应性的组合受体阵列来实现。第二步应用表面等离子体共振成像技术，可实时监测结合事件，生成表面等离子体共振图像以及一系列称为传感图的动态结合曲线。

接下来，基于传感器图谱，利用数学计算软件进行数据处理，以生成每个样品的二维连续演化图谱和三维连续演化景观。结果表明，电子舌能够为常见的纯化蛋白质生成 distinct 的三维连续演化景观，并可通过模式识别有效区分这些蛋白质。该技术相较于经典方法、电子感知及其他电子舌技术具有一些优势。首先，单一传感器的制备过程大大简化。

通过混合少量分子，可以选择出具有高度多样性的交叉反应受体。其次，由于采用了组合式方法，我们的电子舌所产生的识别模式可被视为连续性的，从而更容易识别异常信号。因此，可以获得更可靠的分析结果，以制备组合式交叉反应受体阵列。

首先，在使用前48小时，使用等离子清洗机在75%氧气、25%氩气、0.6毫巴压力和40瓦功率条件下对棱镜的金表面进行三分钟的清洗。然后配制100毫升含有10%甘油的磷酸盐缓冲液（PBSG）。在PBS中添加甘油对于减少溶剂蒸发以及沉积后构筑单元（BBB）浓度的变化至关重要。

然后，从储备液中配制乳糖或构筑单元一以及硫酸化乳糖或构筑单元二的储备溶液。配制11种纯溶液和混合溶液，其比例以10%为增量，从0%到100%，每种溶液中构筑单元的总浓度为0.1毫摩尔，在PBSG中使用非接触式点样仪将这些纯溶液和混合溶液各取八纳升，以四重复方式点样于棱镜表面，每种比例共点44个点。将棱镜置于含有1毫升超纯水的培养皿中，在室温下静置过夜，使构筑单元一和构筑单元二在金表面自组装。本文假设混合自组装单分子层的平均表面组成反映了沉积混合溶液的组成。

第二天，在氩气流下干燥前，用超纯水彻底清洗棱镜。将表面等离子体共振成像装置所在的培养箱温度设置为25摄氏度，以避免蛋白质检测过程中因温度变化引起的折射率改变。将一个未经功能化的清洗棱镜插入与计算机控制的注射泵、干燥器及六通中压进样阀相连的10微升聚醚醚酮流通池中。

用新过滤并脱气的运行缓冲液填充流路系统。取下清洗用棱镜，插入含有组合交叉反应受体阵列的棱镜，并将流路池置于流速为100微升/分钟的条件下运行。借助CCD相机，通过通入运行缓冲液清除棱镜表面存在的任何气泡。

通过使用芯片阵列的高对比度图像，并利用表面等离子共振成像系统中的集成软件，以相同直径画出每个位点的感兴趣区域圆形，从而快速定义每个位点的研究区域；随后追踪代表各点反射率随入射角变化的反射率曲线。选择工作角，即在反射率曲线斜率最大的位置处进行动力学曲线记录。旋转扫描镜以固定选定的工作角，用于动力学测量。

继续让样品流经流路系统，直至所有检测位点的反射率信号稳定且恒定。然后，将进样阀置于上样位置，流速设定为100微升/分钟，使用注射器向500微升的进样环中注入1毫升花生凝集素或HL溶液，再将进样阀切换至进样位置。在蛋白质注入结束后，立即开始动力学测量，同步监测所有位点反射率随时间的变化情况。

用运行缓冲液冲洗芯片8分钟。最后，注入1毫升1% DS以再生芯片。当蛋白溶液进入流通池后，对其他蛋白重复相同步骤。

分子结合发生后会引发等离子体曲线的偏移和反射率的变化。图像采集软件将测得的光强度值转换为灰度级别，从而生成表面等离子体共振（SPR）图像，并绘制反射率随时间变化的曲线，得到传感图。接下来，使用数学计算软件将每次蛋白质注射结束时的反射率值对构建单元比例作图，为每个样品生成二维连续演化图谱。

最后，将构建模块比例加入传感器响应信号中，生成一种时间依赖的连续识别模式，即每种蛋白质的三维连续演化图谱。为了探究电子舌在常见蛋白质分析中的能力，选用了三种蛋白质：HL肌红蛋白和溶菌酶。电子舌为每种蛋白质生成了独特的二维连续演化图谱，如图3D所示。同时，也为HL肌红蛋白和溶菌酶生成了三维连续演化图谱。

电子舌对蛋白质的表面特性敏感，例如疏水性、中性和带电氨基酸残基的分布。所获得的连续演化图谱可作为指纹，用于基于模式识别的高效蛋白质区分和前瞻性鉴定。在采用该方法时，必须遵循优化且标准化的实验流程，以确保电子舌具有良好的重复性。

本实验步骤包括清洁棱镜并确保其表面良好，选择用于表面等离子体共振成像的工作角度，以及施加适当的溶液以完全再生系统，实现重复使用。观看本视频后，您应能够充分理解如何基于COMBINATOR方法和SOFA等离子体共振成像技术构建电子舌，用于蛋白质分析。祝您的实验顺利成功。