什么是微量热技术

微量热法(包括等温滴定量热和差示扫描量热)是近年来发展起来的一种研究生物热力学与生物动力学的重要结构生物学方法，它通过高灵敏度、高自动化的微量量热仪连续和准确地监测和记录一个变化过程的量热曲线，原位(in situ)、在线(on-line)和无损伤地同时提供热力学和动力学信息。

微量热法具有以下特点：

1.它不干扰蛋白质和核酸的生理功能，具有非特异性的独特优势，即对被研究蛋白质和核酸体系的溶剂性质、光谱性质和电学性质等没有任何限制条件。

2.样品用量小,方法灵敏度高，测量时不需要制成透明清澈的溶液。

3.量热实验完毕的样品未遭破坏，还可以进行后续生化分析。

4.微量热法缺乏特异性。但由于蛋白质和核酸本身具有特异性，因此这种非特异性方法有时可以得到用特异方法得不到的结果，这有助于发现新现象和新规律。

微量热法在生物大分子研究中的应用主要有：

1.酶促反应

2. 蛋白质去折叠/折叠

3.抗原-抗体相互作用

4.分子伴侣-底物相互作用

5.药物-核酸相互作用

等温滴定量热法（Isothermal Titration Calorimetry，ITC）

实验是通过滴定反应物到含有反应所必须的另一反应物的样品溶液中。每次滴定后，反应热放出或吸收，这些都可以被ITC所检测到。检测到的热效应的热力学分析提供了结合反应相关的能量过程的定量特征，可以直接测量与常温下发生的反应过程相关的能量学参数。

1 ITC的特点

ITC能测量到的热效应最低可达125 nJ，最小可检测热功率2 nW，生物样品最小用量0.4 μg，而且这些年来ITC的灵敏度得到了提高，降低了响应时间（小于10 s）。ITC不需要固定或改变反应物，因为结合热的产生是自发的。

获得物质相互作用完整的热力学数据包括结合常数（Ka）、结合位点数（n），结合焓（△H）、恒压热容（△Cp）和动力学数据（如酶促反应的Km和kcat）。

ITC也比那些选择分析方式（如分析型超速离心法，AUC）快，一个单纯的AUC实验需要几个小时甚至几天去完成，而典型的ITC实验只需30~60分钟，在加上几分钟的响应时间。整个实验有计算机控制，使用者只需输入实验的参数（温度、注射次数、注射量等）计算机就可以完成整个实验，再由Origin软件分析ITC得到的数据。其精确度高以及操作简单。

微热量热技术是指在稳定、隔绝的体系下，在程序控制温度的条件下，测量样品（特别是液体样品）随温度或时间变化所吸收或放出的全部热量。微热量热技术可以研究诸多化学、物理学、生物学过程中微小的热量变化。

技术特点和原理

微热量热技术可以分析从无机物到有机物、从无生命体系到有生命体系，并且不限制分析试样的物态（固、液、气，透明或不透明）。它能直接监测化学、生物体系所固有的热学过程而不会干扰化学、生物体系正常活动，且热测量之后不会影响到研究对象。

该技术测量的热量是特指用一般常规普通的量热技术无法测得的微弱热量变化，一般至少在微瓦和钠瓦的级别，可见该技术对量热的灵敏度提出了很高的要求，因此该技术命名为微量热技术。该技术主要包括两种核心技术，一种是测量单个样品随程序温度变化（或时间变化）而进行的量热，另一种是在恒定温度条件下测量随时间变化的实时热量变化。