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量热法是测量化学反应或物理事件所引起热量变化的一种技术。
量热法所依赖的事实是，所有化学反应都涉及能量变化，通常伴有热量释放（放热）或热量吸收（吸热）。 与量热法相比，微量热法的灵敏度超高，可测定少量样品中极细微的热量变化，从而使其适合用于生物材料。
微量热法用于研究涉及生物分子的反应，包括分子间的相互作用以及蛋白质折叠之类的构象变化。 应用范围覆盖从在小分子药物发现过程中确认预期结合靶标到开发稳定性生物治疗药物的多个领域。
这些生物学过程通常采用两种量热技术进行研究：和 。
等温滴定量热法（ITC）
等温滴定量热法（ITC）用于研究生物分子的结合行为。 它是药物设计和蛋白质相互作用研究与调节的基本工具。
ITC可直接测量生物分子结合过程中释放或吸收的热量。 这样便可以准确地确定结合常数（KD）、反应化学计量（n）、焓（?H）和熵（ΔS）。
ITC可用于：
量化结合亲和力
候选药物的选择与优化
测定热力学特性和活性浓度
作用机制表征
在小分子药物发现过程中确认预期结合靶标
测定结合特异性和化学计量
验证从苗头化合物到先导化合物演化过程中的IC50值和EC50值
酶动力学测定
差示扫描量热法（DSC）
差示扫描量热法（DSC）是一种用于考查蛋白质和其他生物分子稳定性的技术。 它被广泛应用于蛋白质工程、合理药物设计和生物药品生产这些以开发稳定的蛋白质为关键目标的领域。
DSC是测量温度升降控制过程中生物分子内所发生热量变化的一项重要的热分析技术，从而使在自然状态下进行材料研究成为可能。
DSC 能够：
鉴定和选择生物治疗药物开发过程中最稳定的蛋白质或潜在候选药物
配体相互作用研究
纯化和生产条件的快速优化
简易、快速确定液体制剂的最佳条件
对用于筛选的靶蛋白进行快速稳定性指示分析
表征生物分子稳定性及相互作用的微量热仪
无标记分析
样品处理量
2per 8h day
50per 24h day
等温滴定量热法,
差示扫描量热法
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The market for batteries is rapidly growing, and the increased demand for portable electronic devices, including mobile phones and laptops requires greater advances in battery technology in order to provide a light weight, long lasting and stable pow...
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Malvern and the 'hills' logo, Bohlin, Gemini, Insitec, ISys, Kinexus, Mastersizer, Morphologi, Rosand, SyNIRgi, Viscotek and Zetasizer, are International Trade Marks owned by Malvern Instruments Ltd.君，已阅读到文档的结尾了呢~~
如何全面分析分子间相互作用——所有资料文档均为本人悉心收集，全部是文档中的精品，绝对值得下载收藏！
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如何全面分析分子间相互作用
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3秒自动关闭窗口　　一说起分子间的相互作用，大家的第一反应往往是亲和力。没错，亲和力确实是判定分子间相互作用的重要参数。它可以帮助我们了解生物学过程和分子识别过程，驱动药物先导物的发现，并帮助我们选择最优的生物药物，优化药物的安全性和药效，以及药物剂型和制造工艺。
然而，亲和力并不是一切……
同样的亲和力，不一样的动力学（结合\解离速率）
从下图可以看出，同样的亲和力，却可以有两种不同结合、解离速率的动力学过程。这些与速率有关的信息，在药品开发中非常有用。例如，人们需要安眠药物能够及早发挥效果。如果有多个候选对象药物，就需要通过Biacore来选择能从受体中快速解离的药物。反之，为了让抗癌药物能够在体内长时间保持药效，就要选择解离速度慢而能够长时间与受体结合的候选药物。
同样的亲和力，不一样的热力学
在此，我们有必要先复习一些物理化学的知识。吉布斯自由能是热力学中的一个重要参数。相互作用中的吉布斯自由能△G，是自发性或有利性的测量。如果△G是负的，则反应是自发的。如果△G是正的，反应不会发生。关于△G，还有一个熟悉的方程式：△G = △H ― T△S
以下三个不同的化合物结合在同样的靶标上，它们均具有同样的亲和力或ΔG（见蓝色条柱）。如果单以此来评级筛选药物，它们是完全相同的。但是如果你研究它们各自的结合机理（见红色和绿色条柱），它们又是完全不同的。
A. 结合亲和力来自于专有的氢键或范德华力的相互作用，表示为焓变ΔH；同时也存在由于构象变化带来的熵变ΔS。药物的这种结合模式，表明药物具有很好的结合特异性和选择性，是使药物成为最佳选择的好的开端，但是同时由于极性较高（熵变为负），也有容易引起膜透性的问题。
B. 结合亲和力来自于非特异性的疏水效应，表现为显著有利的熵变ΔS，同时由于表面无氢键形成所带来的去水合过程需要消耗的不利焓变ΔH。药物的这种结合模式，说明药物结合不具有特异性，而且溶解度较差，容易产生副作用和抗药性。
C. 结合亲和力来自于有利的氢键效应和疏水效应。药物的这种结合模式是较为理想的：既具有结合作用的特异性，又可以保持一定的膜透性。
因此，在目前的药物设计中，来自于热力学方面的信息，愈来愈成为一种不可或缺的证据。
测量热稳定性同样重要
蛋白质等生物大分子及其相关复合体系的稳定性研究是进行相互作用分析的重要基础之一。分子间相互作用在蛋白质分子内实际上就是蛋白质结构的稳定性和可折叠性。对于生物功能的信息流动而言，蛋白质天然结构的稳定性和可折叠性是一个重要环节。具有适当初级序列的多肽链折叠成具有生物活性的天然结构，使得从遗传信息到生物功能的信息表达过程得以完成。在正确的物理化学条件下，蛋白质的折叠是自发的；在不正确的物理化学条件下，蛋白质通常没有紧致而特定的结构，也就没有其生物学功能。
在这个意义上，我们说，基因一旦被表达，即被翻译成一定的多肽序列，热力学就代替生物学机制起主导作用，将原本是柔性、不规则的多肽链折叠为生物学功能所需的、更紧致、特定的结构。
下图反映了我们刚才所说的三个方面，即动力学、热力学和热稳定性。若想分析分子间相互作用，我们须全面地了解：分子间是否存在结合（相互作用），结合的快慢、结合的强弱，结合的机理、以及驱动力……
所有这些关于分子间相互作用的研究常常采用生物物理的方法来进行，目前应用的一些技术都需要提前对作用的分子进行标记处理，但标记的处理常常会导致分子不是处于真正的原位环境，而且标记的处理会带来其他无法预测的额外因素，为分子间相互作用的研究增加了难度。
来自GE医疗集团生命科学部的表面等离子共振技术（Biacore）和微量热技术（Microcal）却很好地克服这些缺陷，它们的特点是：非标记、原位、微小、灵敏、快速，动态的、全过程地实时、定量表征结合的过程；而且这二者技术得到信息的相互补充、相互印证可以为我们正确全面判定分子间相互作用的全面机制，提供充分的信心：不仅可定量研究结合的快慢（ka\kd），结合的强弱（Ka\G）；而且可定量研究结合的位点（n），结合的驱动力及机理（△G\△H\△S），并且可评判结合的稳定性。所有这些都十分有助于我们的生命科学研究工作者对生命本质的认识。
三大技术平台
若想了解热稳定性和分子结构的热容，首选差示扫描量热仪DSC。该技术通过升高或降低温度来诱导高分子的改变，从而测量相互作用的热力学。过去该技术的使用仅限于少数专业科研小组，但现在的仪器使用简单，只需要适量的物质即可准确地测量，DSC也就成为大部分生物物理学实验室的常规仪器。
使用DSC，你能快速鉴定出最稳定的蛋白质和生物药物候选物；比较天然、修饰和突变异构体生物分子；在几天的时间内优化表达、纯化以及制造的工艺；并对各种液体剂型进行简单、快速的优化和确定。目前，已有成千上百的发表刊物中记录了蛋白质，核酸和脂质分子稳定性的DSC表征的结果。
表面等离子共振技术SPR是一项用于测定相互作用动力学和亲和力的技术。分子配体（蛋白质、核酸、脂质体、蛋白质膜、碳水化合物、小分子）被固定在传感芯片的金膜表面。芯片表面与微通道系统相连接，通过此通道，精确控制流速的缓冲液和样品流经配体分子固化的表面。固化的分子与在溶液中的样品（被分析物）能够在传感器表面检测到质量的变化，这种质量变化是通过表面电浆共振的现象SPR被检测到的。样品（被分析物）与配体的结合的相互作用直至达到平衡的随时间的变化过程被实时记录下来，在任何时间，样品可以被切换成单纯的缓冲液，则解离的过程就会随之而来。从一个或几个实验中得到的相互作用图谱，就可以确定配体分子与样品结合的亲和力、动力学、选择性、浓度以及热力学的信息。
等温滴定量热法 ITC 同样能提供大量的生物分子相互作用的追踪记录。该技术是以测定注入某种配体后含生物分子的样品池所释放或吸收的热量为基础，在众多研究中用于考察突变和溶液条件改变的影响，以获得对于相互作用背后的驱动力、驱动因素的全面理解。此外，ITC的应用也不仅限于结合的研究，该仪器还可用于测量和定量诸如酶促反应的任何热量改变过程。
ITC应用的一大优势在于其依赖的是热力学测定，因此采用ITC对天然生物分子进行鉴定的过程中无需引入任何的标记分子。并且该方法也没有分子量限制，同样对样品也没有光学透明的外观要求。ITC滴定对于研究单个实验的结合亲和力，结合焓以及相互作用的剂量效应尤其适用。
选择何种方法进行分析？
技术是介绍了，可如何应用呢？让我们对这些系统进行一个概述：首先启动差示扫描量热仪对蛋白和其他生物分子的稳定性进行表征和鉴定。一旦各个组分之间形成稳定的相互作用，则可启动表面等离子共振系统即Biacore和等温滴定量热法即MicroCal ITC系统对分子之间相互作用的动力学和热力学进行研究。综合这些仪器的数据，可详尽地描述生物分子稳定性和结合的动力学、结合机制，而无需标签的引入。
Biacore™ 和MicroCal™系统在功能上互补。一般来说，Biacore建议用于：必须对结合的速度进行分析的系统；样本量较少的系统；必需有高通量的系统。MicroCal ITC建议用于：使用热力学参数进行新药的分子设计；用现有方法进行固定化较困难的情况；离子等非常小的分子的结合。
以下是三个平台的比较
后续我们还将会发布一系列应用指南，具体介绍这三个非标记平台在分子间相互作用研究上的应用，敬请留意。
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