등온 적정 열량계

등온 적정 열량계

약어	ITC
분류	열해석
제조자	TA 기기, Microcal/Malvern 기기
기타 기법
관련	등온 마이크로칼로리메트리 차동 스캔 열량계

등온 적정 열량측정법(ITC)은 용액 내 상호작용의 열역학적 파라미터를 결정하기 위해 사용되는 물리적 기법이다. 그것은 더 큰 고분자(단백질, DNA 등)에 대한 작은 분자(약용 화합물 등)의 결합을 연구하는 데 가장 많이 사용된다.^[1] 그것은 두 개의 세포로 구성되어 있고, 두 개의 세포는 단색 재킷으로 둘러싸여 있다. 연구할 화합물은 샘플 셀에 배치되고, 다른 셀인 기준 셀은 컨트롤로 사용되며 샘플이 용해되는 완충제를 포함한다.

열역학적 측정

ITC는 용액 내 두 개 이상의 분자 간 상호작용의 결합 친화력($$${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle a_{}}$ ${\$ 엔탈피 변화(${\displaystyle \mathrm{}}$ H ${\displaystyle \Delta$ $H$$}),$ 결합 스토이치측정법(${\displaystyle }$ ${\displaystyn$을 결정할 수 있는 정량 기법이다. 이러한 초기 측정에서 Gibbs 자유 에너지 변화(${\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle G}$ ${\displaystyle \Delta$ G$\})$와 엔트로피 변화(${\displaystyle \mathrm{}}$ S ${\displaystyle \Delta S$는 다음과 같은 관계를 사용하여 결정할 수 있다.

${\displaystyle \Delta G=-RT\ln {K_{a}=\Delta H-T\Delta S}$

(여기서 $R{\displaystyle }$ ${\displaystyle R}$은(는) 기체 상수이고 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle T}$은(는) 절대 온도임).

결합 친화력의 정확한 측정을 위해 열전자의 곡선은 S자형이어야 한다. 곡선의 종단은 c-값에 의해 결정되며, c-값은 다음 방정식을 사용하여 계산된다.

${\displaystyle c=nK_{a}M}$

여기서 $n{\displaystyle }$ ${\displaystyle n}$은 바인딩의 정지계, ${\displaystyle K_{}}$ $a{\displaystyle {}_{}}$ ${\$는 연관 상수, $M{\displaystyle }$ ${\displaystyle M}$^{[citation needed]}은 세포 내 분자의 농도다.

악기는

등온 적정 열량계는 하스텔로이 합금이나 금과 같은 매우 효율적인 열전도 및 화학적으로 불활성 물질로 만들어진 두 개의 동일한 세포로 구성되어 있으며, 단열재킷으로 둘러싸여 있다.^[2] 민감한 열가소성/열전대 회로는 기준 셀(완충제 또는 물로 채워짐)과 고분자가 포함된 샘플 셀 사이의 온도 차이를 감지하는 데 사용된다. 리간드를 추가하기 전에 기준 셀에 일정한 전력(<1 mW)을 가한다. 이것은 피드백 회로를 지시하여 샘플 셀에 위치한 히터를 작동시킨다.^[3] 실험 중에 리간드는 정확히 알려진 아혈에서 샘플 셀로 적정화되어 열을 취하거나 진화하는 원인이 된다(반응의 특성에 따라). 측정은 샘플 셀과 기준 셀 사이에 동일한 온도를 유지하는 데 필요한 전력의 시간 의존적 입력으로 구성된다.^{[citation needed]}

발열반응에서는 리간드를 첨가하면 샘플세포의 온도가 상승한다. 이로 인해 두 셀 사이에 동일한 온도를 유지하기 위해 샘플 셀에 대한 피드백 전력이 감소한다(기억: 기준 전력이 기준 셀에 적용됨). 내열성 반응에서는 반대 현상이 일어나며, 피드백 회로는 일정한 온도(방열성/등온 작동)를 유지하기 위해 전력을 증가시킨다.^{[citation needed]}

관측치는 시간에 대해 동일한 온도에서 기준과 표본 셀을 유지하는 데 필요한 검정력으로 표시된다. 그 결과 실험적인 원시 데이터는 일련의 열 흐름(전력) 스파이크로 구성되며, 모든 스파이크는 하나의 리간드 주입에 해당된다. 이러한 열 흐름 스파이크/펄스는 시간에 따라 통합되어 주입당 교환되는 총 열을 제공한다. 그런 다음 어금니 비율[ligand]/[macromolecula]의 함수로서 이러한 열 효과의 패턴을 분석하여 연구 대상 상호작용의 열역학적 파라미터를 제공할 수 있다. 샘플 셀 내에 기포가 있으면 기록된 결과에서 비정상적인 데이터 플롯이 발생하기 때문에 좋은 측정치를 얻기 위해 샘플의 가스를 제거하는 것이 종종 필요하다. 모든 실험은 컴퓨터 통제 하에 이루어진다.^{[citation needed]}

약물 발견 시 적용

ITC는 단백질에 대한 리간드의 결합 친화력을 특징짓는 데 사용되는 최신 기술 중 하나이다. 일반적으로 높은 처리량 스크리닝에서 2차 스크리닝 기법으로 사용된다. ITC는 바인딩 친화력뿐만 아니라 바인딩의 열역학도 제공하므로 특히 유용하다. 이러한 열역학적 특성화는 화합물의 추가 최적화를 가능하게 한다.^[4]

참고 항목

• 차동 스캔 열량계
• 이중 편광 간섭계
• 흡착칼리메트리
• 압력 섭동 열량계
• 표면 플라스몬 공명

참조