大分子相互作用仪

表面等离子共振技术，简称SPR，是从20世纪90年代发展起来的一种新技术，对在生物传感芯片（biosensor chip）上配位体与分析物之间的相互作用情况的检测是SPR应用原理。在各个领域得到广泛地应用。

等离子波

一般由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体，被称为等离子体，其中正带电粒子数目与负带电粒子数目大体上相等。将金属表面的价电子看作均匀正电荷背景下运动的电子气体，实际上，这亦是一种等离子体。金属内部的电子密度分布会由于电磁的干扰而会变得不均匀。由于存在库仑力，部分电子会被吸引到正电荷过剩的区域，因为被吸引的电子获得了动量，所以其在引力与斥力的平衡位置不会停下，而是会再向前运动一段距离，之后聚集起来的电子会在电子间存在的斥力的迫使下再次从该区域离开。从而会有一种整个电子系统的集体震荡形成，而因为存在库仑力，从而会反复进行这种集体震荡，形成的震荡就叫做等离子震荡，并且其表现形式为波，这种波叫做等离子波。

消逝波

按照法国物理学家菲涅尔提出的光学定理得知，当将光由光密介质往光疏介质射时，将入射角增大到某一角度，使折射角为90度，折射光会完全消失，而只有反射光剩下，这种现象称为全反射。

当通过波动光学的角度来进行全反射的研究时，人们发现，当入射光到达界面时，并没有反射光直接产生，而是先透过光疏介质约一个波长的深度，然后沿界面流动约半个波长再返回光密介质。那么透过光疏介质的波叫做消逝波。

SPR光学原理

当光在棱镜与金属膜表面会发生全反射现象时，会有消逝波形成，消逝波进入到光疏介质中，而且又有一定的等离子波存在于介质（假设为金属介质）中，如果消逝波与等离子波相遇，那么共振现象就很有可能会发生。若表面等离子波和消逝发生共振，则会大幅度地减弱检测到的反射光强。能量由光子往表面等离子转移，表面等离子波吸收了入射光的大部分能量，大大地减少了反射光的能量。

有一个Z小的尖峰能够从左侧的反射光强响应

光学系统、传感器芯片、液体处理系统三个主要部分为表面等离子共振仪的核心部件，LED状态指示器及温度控制系统等为其的其他的组成部分。

结构

光学系统

可以使SPR信号产生并且对其测量的光电组分，叫做光学检测单元。

液体处理系统

液体处理系统包括两个液体传送泵，其中一个负责进样装置中的样品的自动传送，另一个泵负责保持稳定流速的液体流过传感芯片表面。

传感器芯片

其Z为核心的部件为传感器的芯片，在SPR技术中首先必须要在传感片上偶联一个生物分子，然后用它对能够与之进行特异反应的生物分子进行捕获。

光波导耦合器件、金属膜以及分子敏感膜分别为传感芯片的三个主要组成部分。

其他部分

LED状态指示器和温度控制系统等为其他部分。

SPR技术特点

经过20年来的发展，在生命科学和制药领域，SPR光学生物传感器已经成为一种重要的研究工具。相比于如超速离心，荧光法，热量测定法等传统的相互作用技术，SPR生物传感器的显著特点如下：

1.有非常广泛的应用范围。

2.分析数据高质量，高通量。

3.可以对固定的配体的稳定性进行跟踪监控。

4.反应的平衡不会受到复合物的定量测定的干扰。

5.大多数情况下,不需要处理样品。

6.能够对生物分子相互作用的全过程实时地检测与动态地监测。

7.不需要对样品进行标记，使分子保持活性。

8.仅需要极少的样品，通常一个表面只需要1毫克蛋白。

9.能够非常方便快捷地进行检测，有很高的灵敏度。

不足

因为SPR是以对未穿透样品的反射光的测量为基础，因此可以在混浊的甚至不透明的样品中进行，但是相比于传统分析手段，尤其是相比于免疫检测手段，在检测成本、易用性、稳定性、检测效率等方面，现有的SPR传感技术依然有一些不足还存在着，该技术今后几年的主要发展趋势由此决定了。

表面等离子共振技术，简称SPR，是从20世纪90年代发展起来的一种新技术，对在生物传感芯片（biosensor chip）上配位体与分析物之间的相互作用情况的检测是SPR应用原理。在各个领域得到广泛地应用。

发展历史

1902年，SPR现象由Wood在一次光学实验中首次发现了，并且被简单的做了记录。

1941年，科学家Fano对SPR现象作了真正的解释。

1971年，SPR传感器结构的基础由Kretschmann奠定了，应用SPR技术进行实验的序幕也因此被拉开了。

1983年，SPR被Liedberg首次在IgG与其抗原的反应测定时使用并获得了成功。

1987年，SPR的成像开始被Knoll等人研究。

1990年，首台商品化SPR仪器由Biacore AB公司开发出，开启了更加广泛的应用SPR技术的新篇章。

应用

SPR用于受体与配体之间、抗原与抗体之间、核酸与核酸之间、药物与蛋白质之间、蛋白质与蛋白质之间以及DNA与蛋白质之间等生物分子之间的相互作用的实时分析和快捷监测。

在法医鉴定、环境监测、毒品检测、药物筛选、食品检测、YL检测和生命科学等领域SPR的应用需求十分广泛。

SPR技术展望

随着在食物监控、药物研发以及生物化学分析领域中SPR技术的不可或缺的重要地位，SPR生物传感器更加趋向多样化的应用。尤其是它在脂膜领域以及小分子检测的应用，从而使得其将成为未来的膜生物学和药物发现的一个越来越重要的角色。Z近几年，其得到了特别迅猛的发展。伴随着生物分子膜构建能力的不断增强以及SPR 仪器的不断完善，SPR 生物传感器将会具备非常广阔的应用前景。

表面等离子共振技术，简称SPR，是从20世纪90年代发展起来的一种新技术，对在生物传感芯片（biosensor chip）上配位体与分析物之间的相互作用情况的检测是SPR应用原理。在各个领域得到广泛地应用。

原料

有如下几种亲和分子：

1.凝集素–聚糖/糖蛋白（Lectin–Polysacharride/Glycoprotein）

2.蛋白质–小分子（Protein–Small Molecule）

3.蛋白质–核酸（Protein–Nucleic Acid）

4.细胞–配体（Cell–Ligand）

5.蛋白质–蛋白质（Protein–Protein）

6.多肽–受体（Peptide–Receptor）

7.抗体–抗原（Antibody–Antigen）

8.膜受体–配体（Membrane Receptor–Ligand）

调和方法

任何一对亲和分子，一个（分析物）在溶液中放置，另一个（靶分子）在生物传感器表面键合。如果在靶分子键合的生物传感器表面有含有分析物的溶液流经。就会生成亲和性复合物。

双通道流动注射分析式微射流系统为SensiQ所配备，有85nL流动池在其内。一次性的SPR生物传感器为SensiQ所使用，能够简便地装卸。有单层的羧基化寡聚环氧乙烷（Carboxylated Oligoethyleneoxide）基质包被于生物传感器表面，能够对多种生物分子进行键合，并且对非特异性结合及变性进行有效地阻止。靶生物分子既能够在固相生物传感器表面键合，又能够在液相中存在，这种方式使两种亲和分子间的接触性得以增进，同时使由于人为因素所造成的动力学分析的复杂化得以避免。

SensiQ关于实验设计的改进具备多种键合方案，从而对生物分子的附着起支持作用。用EDC/NHS进行胺偶联是Z常用的偶联方式。亦可使用例如顺丁烯二酰亚胺-硫醇（Maleimide-thiol），还原胺化，酰肼-醛（Hydrazide-a

表面等离子共振技术，简称SPR，是从20世纪90年代发展起来的一种新技术，对在生物传感芯片（biosensor chip）上配位体与分析物之间的相互作用情况的检测是SPR应用原理。在各个领域得到广泛地应用。

基本原理

产生表面等离子共振相关于电介质的折射率、金属薄膜的介电常数、入射光的波长以及入射光的角度。在共振发生的时候，入射光的波长和入射光的角度分别被叫做共振波长和共振角度。对于相同种类的金属薄膜，如果对波长进行固定，那么角度就和折射率相关；如果对角度进行固定，那么波长就和折射率相关。

若使用待测样品替换电介质，共振时的角度或者波长就可以测出，从而就能够将电介质的折射率或者金属薄膜的介电常数获取。若样品的生物或者化学性质发生改变，那么就会导致折射率的改变，从而使得波长和角度也会发生改变，如此，样品性质的改变就能够通过波长和角度变化的检测而获得。

将入射光的角度固定，对波长进行改变，波长伴随反射率改变的SPR光谱就能够得到；同样，将入射光的波长固定，对入射角进行改变，角度伴随反射率改变的SPR光谱就能够得到。

SPR技术发展：

1.能够和质谱仪等高分辨率仪器联用。

2.能够微型化测量装置以及敏感器件。

3.能够提高检测的灵敏度。

4.能够进行高通量的检测。

SPR优点：

1.可以对反应动态过程实时、连续地监测。

2.能够快捷、方便地检测。

3.有非常广的应用范围。

4.不需要标记待测物。

5.对于浑浊、不透明或者有色溶液适合使用。

SPR缺点：

1.对于样品组成以及温度等干扰因素比较敏感。

2.对于非特异性吸附比较难区分。

大分子相互作用仪，又叫做光学表面等离子共振生物分析仪。BIACORE是在表面等离子共振（surface Plasmon resonance, SPR）技术基础上开发的新型生物分析传感技术。微射流卡盘、SPR光学检测系统以及传感器芯片为此技术的三个核心部分。当实验的时候，在传感器的葡聚糖表面固定一种生物分子，将溶入与之相互作用的分子的溶液从芯片表面流过。SPR检测器可以通过对溶液中的分子与芯片表面的分子结合的跟踪，将整个过程的变化解离，记录成一张传感图，从而提供动力学和亲和力数据。BIACORE技术之所以在蛋白质、核酸、多肽、小分子化合物等生物分子的相互作用的研究中得到广泛地应用，是因为其检测速度快，灵敏度高，不需要标记而且可以实时定量检测等的优势。

仪器性能指标

1.样品除了可以单通道注入，还能够三个通道同时注入。

2.内/外置式可选样品注入泵；

3. 重现性RSD（如乙醇溶液）为9.23×10-3；Zdi检测限（如瘦肉精）为1.0μg/L。

4.系统性能：对各类生物分子动态反应的监测均适合。

5.生物传感芯片：能够重复利用单次生物敏感膜。

6.可以通过手动（蠕动泵)的方式加入样品。

技术参数

1.电源： 220±15% V AC，50 Hz

2.浓度范围