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結(jié)合性檢測

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發(fā)布時間：2025-08-06 01:50:45 更新時間：2025-08-05 01:50:46

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作者：中科光析科學技術(shù)研究所檢測中心

結(jié)合性檢測：定義與應用領(lǐng)域

結(jié)合性檢測是指通過特定技術(shù)手段，評估兩種或多種物質(zhì)（如分子、材料、涂層等）之間相互結(jié)合或相互作用的能力與強度的過程。這種檢測在眾多科學研究和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色，是評價產(chǎn)品性能、保證質(zhì)量、優(yōu)化設計的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。在生命科學領(lǐng)域，它常用于研究蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、抗原-抗體、藥物-受體等生物分子間的特異性結(jié)合，是新藥研發(fā)、疾病診斷（如免疫檢測）的核心。在材料科學與工程領(lǐng)域，結(jié)合性檢測則聚焦于評估涂層與基材、復合材料層間、粘合劑與被粘物等之間的物理或化學結(jié)合強度，直接關(guān)系到產(chǎn)品的耐久性、可靠性和安全性。無論是評估生物分子相互作用的親和力，還是測定材料界面的附著力，精確可靠的結(jié)合性檢測都是不可或缺的重要手段。

核心檢測項目

結(jié)合性檢測涵蓋的核心項目根據(jù)應用領(lǐng)域不同而有所側(cè)重：

生物分子結(jié)合檢測：
- 結(jié)合親和力： 通常通過平衡解離常數(shù)（K_D）定量表征結(jié)合強度。
- 結(jié)合動力學： 測量結(jié)合速率常數(shù)（k_on）和解離速率常數(shù)（k_off）。
- 結(jié)合特異性： 檢測目標分子與其他類似物或非特異性物質(zhì)的結(jié)合差異。
- 結(jié)合位點數(shù)： 確定一個分子上可結(jié)合其他分子的位點數(shù)量。
材料界面結(jié)合檢測：
- 界面結(jié)合強度： 如附著力（涂層與基材）、粘合力（膠粘劑）、層間結(jié)合強度（復合材料）。
- 斷裂模式分析： 評估破壞是發(fā)生在界面處（粘附破壞）還是材料內(nèi)部（內(nèi)聚破壞）。
- 耐久性與環(huán)境穩(wěn)定性： 檢測結(jié)合強度在特定環(huán)境（如濕熱、鹽霧、紫外線老化）下的變化。

關(guān)鍵檢測儀器

進行結(jié)合性檢測需要依賴精密的儀器設備：

生物分子領(lǐng)域：
- 表面等離子共振儀： 實時、無標記檢測分子結(jié)合動力學和親和力的金標準儀器。
- 生物膜干涉儀： 無標記、實時測量分子在固定化表面上的結(jié)合。
- 等溫滴定量熱儀： 通過測量結(jié)合過程釋放或吸收的熱量來研究熱力學參數(shù)。
- 微量熱泳動儀： 利用分子結(jié)合引起的熱泳動變化進行檢測，樣品消耗量小。
- 酶標儀： 結(jié)合ELISA等方法進行高通量結(jié)合活性篩選。
材料/界面領(lǐng)域：
- 萬能材料試驗機： 進行拉伸、壓縮、剪切、剝離等力學測試，直接測量結(jié)合強度。
- 劃痕試驗儀： 評估涂層或薄膜在金剛石壓頭劃擦下的臨界附著力和失效模式。
- 拉拔試驗儀： 通過垂直于界面的拉力測試涂層或粘接接頭的粘結(jié)強度。
- 接觸角測量儀： 通過液體在固體表面的接觸角間接評估固體表面能，從而預測粘附性能。
- 超聲掃描顯微鏡： 無損檢測材料內(nèi)部結(jié)合界面是否存在脫粘、分層等缺陷。

常用檢測方法

結(jié)合性檢測方法的選擇取決于被測物質(zhì)類型、所需信息（定性/定量，動力學/熱力學）以及可用的儀器設備：

生物分子領(lǐng)域常用方法：
- SPR/BLI直接檢測法： 實時、無標記監(jiān)測分子在傳感芯片表面的結(jié)合與解離過程。
- ITC滴定法： 將一種分子滴定到另一種分子溶液中，直接測量結(jié)合焓變。
- MST毛細管法： 利用紅外激光產(chǎn)生溫度梯度，檢測分子結(jié)合引起的熒光或光吸收變化分子的遷移速度變化。
- ELISA/免疫印跡： 基于抗體的特異性識別進行半定量或定性檢測。
- 熒光偏振/各向異性： 利用結(jié)合前后小分子熒光探針的旋轉(zhuǎn)速度變化來檢測結(jié)合。
材料/界面領(lǐng)域常用方法：
- 拉伸/剪切/剝離測試法： 標準化的力學測試方法（如ISO 4624, ASTM D1002, ASTM D903），直接測量施加破壞力所需的載荷。
- 劃痕測試法： 在可控載荷下用壓頭劃過表面，記錄臨界載荷（如ISO 20502, ASTM C1624）。
- 壓痕測試法： 利用納米壓痕儀可評估界面區(qū)域的力學性能和結(jié)合狀況。
- 十字交叉法/浮輥法： 特定用于膠粘劑粘合強度的測試（如ASTM D3163, ASTM D3165）。
- 環(huán)境老化測試： 將樣品置于模擬環(huán)境中（濕熱箱、鹽霧箱、QUV老化箱等），再進行力學測試評估結(jié)合耐久性。

相關(guān)檢測標準

為確保檢測結(jié)果的可靠性、準確性和可比性，結(jié)合性檢測嚴格遵循國內(nèi)外發(fā)布的標準：

生物分子領(lǐng)域（側(cè)重方法學）：
- SPR: ISO/TR 19827:2017 (生物傳感器表征指南)。儀器廠家（如Biacore, Nicoya）通常提供詳細的標準化操作流程。
- ITC: 美國藥典 (USP) <1039> 生物物理方法通則等雖然沒有專為ITC制定標準，但其原理和應用需符合藥物研發(fā)相關(guān)規(guī)范。
- ELISA: ISO 13485（醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系）、CLSI文件（如I/LA文件系列）提供了相關(guān)的指南和質(zhì)量控制要求。
材料/界面領(lǐng)域（高度標準化）：
- 國際標準：
  - ISO 4624: 涂料和清漆 - 拉開法附著力試驗。
  - ISO 8510-1: 膠粘劑 - 軟質(zhì)對硬質(zhì)粘合組件的剝離試驗 - 90°剝離。
  - ISO 20502： 精細陶瓷（高級陶瓷、高級工業(yè)陶瓷） - 薄膜涂層附著力強度評估用劃痕試驗。
- 美國標準：
  - ASTM D4541： 便攜式附著力測試儀測定涂層拉脫強度的標準試驗方法。
  - ASTM D1002： 用拉伸載荷法測定單搭接膠粘劑粘接接頭表觀剪切強度的標準試驗方法（金屬對金屬）。
  - ASTM D903： 粘接接頭剝離或撕裂強度的標準試驗方法。
  - ASTM C1624： 用劃痕法評定陶瓷涂層粘附力的標準試驗方法。
  - ASTM D3163： 用拉力負荷法測定剛性塑料對剛性塑料的膠粘劑剪切強度的標準試驗方法（搭接剪切接頭）。
- 其他標準： 如GB/T（中國國家標準）、JIS（日本工業(yè)標準）、DIN（德國標準化學會標準）等也都有對應的結(jié)合強度測試標準。