Interferometría de doble polarización

La interferometría de doble polarización ( DPI ) es una técnica analítica que permite estudiar capas moleculares adsorbidas en la superficie de una guía de ondas mediante la onda evanescente de un haz láser . Se utiliza para medir el cambio conformacional en proteínas u otras biomoléculas durante su funcionamiento (lo que se conoce como relación conformación-actividad ).

La técnica DPI ^{[ 1 ]} enfoca la luz láser en dos guías de onda. Una de ellas funciona como guía de onda de "detección", con una superficie expuesta, mientras que la segunda mantiene un haz de referencia. Al combinar la luz que pasa a través de ambas guías de onda, se forma un patrón de interferencia bidimensional en el campo lejano. La técnica DPI rota la polarización del láser para excitar alternativamente dos modos de polarización de las guías de onda. La medición del interferograma para ambas polarizaciones permite calcular tanto el índice de refracción como el espesor de la capa adsorbida. La polarización se puede cambiar rápidamente, lo que permite realizar mediciones en tiempo real de las reacciones químicas que tienen lugar en la superficie de un chip en un sistema de flujo continuo. Estas mediciones se pueden utilizar para inferir información conformacional sobre las interacciones moleculares que se producen, a medida que cambian el tamaño de la molécula (a partir del espesor de la capa) y la densidad de plegamiento (a partir del índice de refracción). La técnica DPI se utiliza habitualmente para caracterizar las interacciones bioquímicas cuantificando cualquier cambio conformacional al mismo tiempo que se miden las velocidades de reacción, las afinidades y la termodinámica.

La técnica es cuantitativa y en tiempo real (10  Hz) con una resolución dimensional de 0,01  nm. ^{[ 2 ]}

También existen extensiones de la interferometría de doble polarización, a saber, la interferometría de doble polarización de múltiples longitudes de trayectoria (MPL-DPI) ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} y la DPI mejorada por absorción. En MPL-DPI se puede cuantificar tanto el espesor de la capa como el índice de refracción (densidad) y, por lo tanto, la masa por unidad de área para películas recubiertas in situ y ex situ, mientras que la DPI normal solo puede calcular las propiedades de la película si el interferograma se monitoriza constantemente. La DPI mejorada por absorción ^{[ 6 ]} (AE-DPI) se utiliza para separar la masa de diferentes moléculas en la superficie, aprovechando la absorción de una de las especies moleculares en comparación con las otras especies en la superficie.

En 2008 surgió una nueva aplicación para la interferometría de doble polarización, donde la intensidad de la luz que pasa a través de la guía de ondas se extingue en presencia de crecimiento cristalino. Esto ha permitido monitorizar las primeras etapas de la nucleación de cristales de proteínas. ^{[ 7 ]} Las versiones posteriores de los interferómetros de doble polarización también tienen la capacidad de cuantificar el orden y la disrupción en películas delgadas birrefringentes. ^{[ 8 ]} Esto se ha utilizado, por ejemplo, para estudiar la formación de bicapas lipídicas y su interacción con proteínas de membrana. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

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• Cross, G (2003). "Un nuevo biosensor óptico cuantitativo para la caracterización de proteínas". Biosensors and Bioelectronics . 19 (4): 383– 90. doi : 10.1016/S0956-5663(03)00203-3 . PMID 14615097 . 
• Freeman, NJ; Peel, LL; Swann, MJ; Cross, GH; Reeves, A; Brand, S; Lu, JR (2004). "Estudios en tiempo real y de alta resolución de la adsorción y estructura de proteínas en la interfaz sólido-líquido mediante interferometría de doble polarización". Journal of Physics: Condensed Matter . 16 (26): S2493– S2496. Bibcode : 2004JPCM...16S2493F . doi : 10.1088/0953-8984/16/26/023 . S2CID 250737643 . 
• Khan, TR; Grandin, HM; Mashaghi, A; Textor, M; Reimhult, E; Reviakine, I (2008). " Redistribución de lípidos en vesículas que contienen fosfatidilserina adsorbidas en dióxido de titanio" . Biointerphases . 3 (2): FA90. doi : 10.1116/1.2912098 . PMID 20408675. S2CID 28632810 .