DPI（Dual Polarization Interferometry）雙偏振極化干涉分析技術是自2002年以后發(fā)展起來的用于對相互作用的分子之間的實時相互作用行為進行定性定量測量研究的工具。通過對兩相或者多相分子相互作用界面層的的密度、厚度和表面濃度進行實時的、動態(tài)的定量測量來了解分子結(jié)構(gòu)（如聚合物或表活劑分子）與界面相互作用（如吸附）行為之間的關系。DPI技術廣泛應用于日化和精細化工、蛋白質(zhì)與藥物研發(fā)、生物物理等研究領域。實時分析測量的另外一個優(yōu)勢在于可以對實驗進行實時優(yōu)化，在實驗過程中可以隨時改變實驗條件如PH值、外來添加劑分子的疏水/親水強度、極性等等，能夠?qū)崟r觀察分子間相互作用強度和界面相互作用的變化。

DPI技術的原理

雙偏振極化干涉測量分析系統(tǒng)的理論基礎為200年前Thomas Yuong的干涉實驗，如圖，當光源通過相鄰的兩道狹縫后會在狹縫后面發(fā)生干涉，在某一聚焦平面上產(chǎn)生明暗的條紋，同樣如果用兩片平板光導介質(zhì)代替兩個狹縫，光源發(fā)出的光便會在通過光導介質(zhì)后產(chǎn)生干涉條紋，用適當?shù)墓鈾z測器進行檢測可得到動態(tài)的干涉變化。

當用物理或者化學的方法將被測樣品（如蛋白質(zhì)或表面活性劑等）吸附在其中某一個光導界面上后，將另外一種液相物質(zhì)（如金屬離子或者藥物小分子等）流經(jīng)被測物表面時，兩相分子之間會產(chǎn)生相互作用，當特異性作用發(fā)生時，干涉光譜會有明顯變化，通過監(jiān)測干涉光譜的變化實時檢測被測物質(zhì)與其它小分子相互作用時的被測物質(zhì)的空間構(gòu)象實時變化以及相應熱力學及動力學參數(shù)的變化。見下圖：

DPI技術的最大特色是高分辨率的實時定量測量技術，它不僅給出相互作用的動力學及熱力學參數(shù)，來判定特異性的結(jié)合，而且給出在相互作用時被測物分子的空間構(gòu)型變化，密度、厚度、質(zhì)量的變化；以及在外界因素影響下，被測物自身的分子空間構(gòu)型變化，如蛋白質(zhì)在不同PH值或者不同濃度的金屬離子環(huán)境中分子空間構(gòu)象變化或自身聚集情況的定量測量，用來篩選影響蛋白聚集的外界因素等。DPI技術可以實施測量到分子<0.1A的空間構(gòu)象（尺寸）的變化，以及<0.1pg/mm³ 的密度變化，可以檢測到分子量為100000Da的生物大分子上結(jié)合的質(zhì)量<50Da的小分子中，分辨率為5Da的質(zhì)量變化。

DPI技術在生物、醫(yī)學、材料科學領域的應用

DPI技術的商品化儀器，英國Farfield公司的AnaLight系列分析系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于生物物理學包括蛋白質(zhì)、核酸、脂、糖類等生物大分子的研究。作為干涉測量技術，DPI具有極寬的動態(tài)范圍，可選擇使用的化學試劑范圍寬，如DMSO、EtOH和各種緩沖溶液添加劑，與其它技術相比，DPI可以使用戶隨意選擇試劑及緩沖溶液來優(yōu)化實驗。 DPI技術對于研究人員找出生物大分子結(jié)構(gòu)變化與功能之間的關系，以及生物大分子與其它小分子間相互作用的實時檢測是目前所有的實驗室檢測技術無法實現(xiàn)的。
其在蛋白質(zhì)學領域研究的主要應用有⑴生物大分子間相互作用；⑵膜蛋白與膜脂研究；⑶蛋白與小分子（藥物）相互作用，藥物研發(fā)篩選；⑷蛋白與金屬離子間相互作用；⑸生物大分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究；⑹蛋白質(zhì)結(jié)晶研究等領域。
例如，DPI技術可以對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)表征，及其在固-液界面上的吸附、聚集行為進行實時監(jiān)測，對分子結(jié)合過程進行化學計量，并區(qū)分特異性和非特異性結(jié)合。小分子和固定化蛋白質(zhì)之間的相互作用一直是醫(yī)藥領域關注的熱點，在d-生物素和固定化抗生物素蛋白鏈菌素相互作用的經(jīng)典模型中，DPI技術給出了固定化抗生物素蛋白鏈菌素層在溶液中與d-生物素結(jié)合相互作用的密度、厚度的實時變化，實驗所得的分子結(jié)構(gòu)演變數(shù)據(jù)與x-晶體衍射實驗數(shù)據(jù)高度吻合，結(jié)合d-生物素后的質(zhì)量變化也與預期的結(jié)合容量一致。蛋白吸附層的密度變化可以提供關于特異性非特異性結(jié)合相互作用的信息。
美國科學家們利用DPI技術表征碳水化合物—蛋白質(zhì)相互作用，所選實驗材料包括一個12 kDa的重組的膠原蛋白V（ HepV）和肝素的片段，一個復雜的多糖。該分析報告包括HepV片段與肝素結(jié)合時分子層的厚度、密度和表面結(jié)構(gòu)。對于硫酸乙酰肝素表面硫酸根基團和蛋白質(zhì)結(jié)合區(qū)域來說是一個非常有價值的研究模型。該模型已初步研究了其生物的相關性，反應動力學研究結(jié)果與用表面等離子體共振（ SPR ）檢測結(jié)果相似，已歸因于假定的構(gòu)象變化。 同時，采用DPI技術，一個抗生物素蛋白鏈菌素層（表面覆蓋率為2.105 ng/mm² ）被固定到傳感器的表面（92 ％），捕獲的生物素結(jié)合肝素為0.105 ng/mm²（化學計量比為1：6），肝素與抗生物素蛋白鏈菌素結(jié)合，但仍有能力結(jié)合0.154 ng/mm² HepV，這使得重組膠原蛋白V和肝素復合物化學計量比（1.7:1.0 ）的計算結(jié)果顯得可靠 ，這些通過SPR檢測是難以評估的。此外，實時監(jiān)測分析了肝素與HepV的相互作用，DPI結(jié)果顯示在結(jié)合發(fā)生時可能有一些表面的缺失（可能是抗生物素蛋白鏈菌素），而非僅僅動力學基礎上假定的構(gòu)象變化，為進一步的結(jié)合機制的研究提供了可能性。
丹麥科學家也曾對DPI與目前廣泛采用的SPR（表面等離子體共振）技術進行比較，這兩種技術都是使用消逝波場作為感測元件，但計算吸收量的方法是完全不同的。測試系統(tǒng)采用脂肪酶和C-18表面的吸附作用。 這兩種技術對吸附量的計算結(jié)果是基本一致的，等溫吸附線均在脂肪酶濃度不低于1000 nM時于1.30～1.35mg/m ²達到飽和。這一研究結(jié)果支持了同時使用DPI和SPR技術作為研究蛋白吸附的工具，SPR技術的即時感應適用于建立初步的反應動力學研究，而DPI技術在吸附層折射率和厚度的化學計量方面精確度更勝一籌。
DPI技術在研究神經(jīng)衰退性疾病方面有很大發(fā)展空間。一些神經(jīng)衰退性疾病，包括老年癡呆癥和帕金森氏病等常與異蛋白聚集異常有關，這種異常是由蛋白質(zhì)的錯誤折疊導致的，因此成為新藥研發(fā)中病因?qū)W研究的主要目標。DPI技術可以準確地測量蛋白的錯誤折疊，因此提供了重要的洞察疾病發(fā)病機制中早期變化的工具，來發(fā)現(xiàn)甚至捕捉那些隱藏在緩慢、微妙的神經(jīng)系統(tǒng)衰退性變化背后的最早階段的蛋白質(zhì)錯誤折疊。
此外，DPI技術在表面科學分析和生物納米技術領域也有廣泛的應用。 DPI分析系統(tǒng)通過實時定量測量各種薄膜和納米表面來研究其結(jié)構(gòu)和特點。DPI技術的商品化儀器 AnaLight系列，廣泛應用于納米技術領域，包括聚合物，表面活性劑精細化工和生物大分子，如表面科學與界面研究（薄膜分析）； FMCG 研究開發(fā)；納米技術及納米表面結(jié)構(gòu)；生物納米技術生物分子表面科學；生物適應性、表面活性劑、聚合物等界面相互作用；界面物理化學、界面科學、洗脫研究；生物材料表面化學（如隱形眼鏡、體內(nèi)植入體等）；膠體表面化學中兩親分子有序組合體和分子自組裝研究研究等。
例如，英國科學家們采用DPI技術進行了溶菌酶在硅膠/水界面的吸附作用的研究，該以實驗室為基礎的技術允許在一個摻有微量二氧化硅（石英）的表面吸附或解吸附酶分子層，實時測量厚度和折射率隨時間的變化。研究了一系列濃度梯度（0.03～4.0 g/dm³）和pH梯度（4～7）的溶菌酶的吸附作用，如pH為4時逐漸增加酶分子濃度，吸附層厚度為14～ 43 ± 1 Å，覆蓋率為0.21 to 2.36 ± 0.05 mg/m²，單分子吸附層在低濃度酶液中顯示出強烈的變形以及構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，當pH為7時，吸附層厚度為16～ 54 ± 1 Å ，覆蓋率顯著增加為 (0.74 to 3.29 ± 0.05 mg/m³ ), 同樣顯示出隨著酶分子濃度增加，從最初單分子吸附層形成逐漸過渡到雙吸附層過程中酶分子結(jié)構(gòu)的變化。pH 值再循環(huán)顯示，酶濃度固定在1.0 g/dm³時有一個廣泛的可逆吸附范圍，且與pH值變化（4～7）無關。 盡管精妙的分子取向細節(jié)在吸附層上各不相同，這些觀察結(jié)果與前期采用中子反射法所得結(jié)果是一致的。
目前，在國內(nèi)大陸地區(qū)還未有該系列產(chǎn)品的應用。由于其諸多無可比擬的優(yōu)點，DPI系統(tǒng)將會越來越廣泛地應用在生物、醫(yī)學及材料科學方面。