單分子質(zhì)量光度系統(tǒng)（質(zhì)量光度計）的測量原理

單分子質(zhì)量光度系統(tǒng)（質(zhì)量光度計）—TwoMP

單分子質(zhì)量與組分分析

分子質(zhì)量光度法（Mass Photometry）是一種革命性的分析生物分子的新方法，即超微量單分子質(zhì)量和分布測量分析法。它能夠在溶液中精確測量單個分子的質(zhì)量，不需要任何偶聯(lián)固化或者標(biāo)記標(biāo)簽，在天然狀態(tài)下，完成對生物分子的分析。這種方法為生物分析和生物分子功能研究開辟了新的可能性。

★  無標(biāo)記無 需 修飾；

★  保持結(jié)構(gòu)完整性和活性； 

★  測量只需要幾微升的樣品；

★  設(shè)計緊湊的臺式儀器，無特殊安裝要求；

★  軟件自動控制采集過程，并在幾分鐘內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量分析；

★  直觀地解釋質(zhì)量分布的結(jié)果，而不需要任何經(jīng)驗(yàn)和知識；

★  準(zhǔn)確測量在溶液（而不需真空）中的蛋白分子質(zhì)量；    

★  單分子分析，可靠區(qū)分樣品中所有已知和未知組分，高精度捕獲高豐度和低豐度分子；

★  快速、簡單、最小樣本量：納米濃度下的微升樣品體積，幾分鐘內(nèi)獲得結(jié)果，寬質(zhì)量范圍和高動態(tài)范圍；

這么優(yōu)秀的分子分析技術(shù)，您還不動心么？

質(zhì)量光度法Mass photometry的技術(shù)背景：

質(zhì)量光度學(xué)建立在干涉反射顯微鏡和干涉散射顯微鏡的原理之上。牛津大學(xué)的Kukura教授團(tuán)隊(duì)證明了單分子在觀察界面上散射的微小光量能夠被可靠地檢測到，可以用于計算溶液中的分子數(shù)量，更重要的是，它與分子質(zhì)量直接相關(guān)，可以用于測量分子的質(zhì)量。

2018年，牛津大學(xué)的Philipp Kukura團(tuán)隊(duì)宣布他們開發(fā)的一種全新技術(shù)：質(zhì)量光度法（Mass photometry），通過單分子散射光的方式測量單分子的質(zhì)量。這種方法提可以精確測量溶液中單個分子的質(zhì)量——處于原始狀態(tài)、無需標(biāo)記，提供了一種新的分析生物分子的方法，為生物分析和研究生物分子的功能開辟了新的途徑。牛津大學(xué)（University of Oxford）迅速將其業(yè)務(wù)剝離出來，成立了英國Refeyn公司，并推出質(zhì)量光度系統(tǒng)（單分子質(zhì)量分析系統(tǒng)）。

圖1：質(zhì)量光度法原理。附著在測量界面上的分子散射的光干擾了該界面反射的光。干涉對比度與質(zhì)量成線性關(guān)系。
 

英國Refeyn公司的質(zhì)量光度系統(tǒng)One MP于2019年3月上市，2020年進(jìn)入中國市場，2021年，推出更新型號的產(chǎn)品---質(zhì)量光度系統(tǒng)的二代機(jī)，Two MP，在硬件和軟件上均有升級。2022年2月，北京佰司特中標(biāo)北京生命科學(xué)研究所質(zhì)譜招標(biāo)采購項(xiàng)目（質(zhì)量光度系統(tǒng)二代機(jī)）TwoMP，其分辨率和穩(wěn)定性，相對之前的質(zhì)量光度系統(tǒng)的一代機(jī)OneMP，有大幅提升。北京佰司特借此機(jī)會，也為國內(nèi)科研人員提供更有更好的產(chǎn)品和服務(wù)。

2021年開始，北京佰司特科技有限責(zé)任公司（www.best-sciences.com）獲得中國大陸地區(qū)的代理權(quán)；2023年開始，北京佰司特科技有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)英國Refeyn公司的質(zhì)量光度系統(tǒng)在國內(nèi)研究單位的市場推廣、產(chǎn)品宣傳、銷售和售后工作。

全新的英國Refeyn公司的質(zhì)量光度系統(tǒng)TwoMP，將質(zhì)量光度法（Mass photometry）技術(shù)引入到日常的實(shí)驗(yàn)室中，以超高的靈敏度、速度、準(zhǔn)確度和簡單性來表征你感興趣的分子，是監(jiān)測蛋白質(zhì)純化、優(yōu)化樣品、研究蛋白質(zhì)功能和相互作用的理想儀器。所有測量都可在各種各樣的天然緩沖液中逐個分子地完成，還不需要標(biāo)簽，就可以直觀地解釋質(zhì)量分布結(jié)果，且無需任何先驗(yàn)知識。

粒子散射的光與粒子體積和折射率成線性關(guān)系。由于蛋白質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和密度只有百分之幾的變化，它們的散射信號與它們的序列質(zhì)量成正比，這使得在高精度和大質(zhì)量范圍內(nèi)用光來“稱量"單個分子成為可能。許多生物分子（糖蛋白、核酸或脂類）的散射信號與質(zhì)量的相關(guān)性是成立的，使得質(zhì)量光度法能夠成為溶液中生物分子的通用分析工具。     

圖2：質(zhì)量光度法測量溶液中蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組合的分子質(zhì)量。通過校準(zhǔn)，質(zhì)量光度法可以高精度（平均2%）測量未知物質(zhì)的質(zhì)量。

質(zhì)量光度法Mass photometry的技術(shù)路線：

質(zhì)量光度法（一）-iSCAT法觀察單個分子
質(zhì)量光度法（MP法）是一種基于iSCAT法的單分子觀察方法。
如果您從樣品底部照射激光束并預(yù)先聚焦載玻片的上表面，您將觀察到來自載玻片的反射光。
如果在觀察這種狀態(tài)時被測物體（蛋白質(zhì)分子等）與載玻片接觸，則折射率只會在該部分發(fā)生局部變化，并且來自被測物體的散射光也會被檢測到。
在普通顯微鏡模式下無法觀察到這種現(xiàn)象，但可以通過執(zhí)行 SNR（短噪聲限制信噪比）分析來捕獲圖像。

質(zhì)量光度法（二）-SNR分析處理
為了從獲取的原始圖像中去除噪聲，取原始圖像之間的差異并進(jìn)一步去除噪聲。
這個工作叫做SNR（Short-noise limited信噪比）分析（其實(shí)也是多幀合并）。
幀數(shù)約為每秒100幀，并不斷進(jìn)行分析。
一旦檢測到測量對象，它將被覆蓋并且不計入下一幀。

質(zhì)量光度法（三）-分子計數(shù)
取決于散射強(qiáng)度的圖像對比度是從測量對象的捕獲圖像中獲得的。此時，通過圖像分析確定對比度區(qū)域，而不是平均對比度，并計算總量。
自動保存每幀獲取的測量對象圖像的“數(shù)量"和“總對比度"。保存的數(shù)據(jù)可以擴(kuò)展為“對比數(shù)"分布。

質(zhì)量光度法（四）-對比分子量轉(zhuǎn)換
獲得的對比度總量與其分子量成線性比例。
通過測量已知分子量的樣品，創(chuàng)建校準(zhǔn)曲線并使用它，對比度將轉(zhuǎn)換為分子量。