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表而等离子共振技术Surface Plasmon Resonance technology, SPR摘要表面等离子共振技术(SPR)是从20世纪90年代发展起来的一种新兴的生物化学检测技术 其应用SPR原理检测生物传感芯片(biosensor chip)上配位体与分析物之间的相互作用情 况，具有免标记检测、实时检测生化反应的动力学过程、无损伤检测等独特的优点，广泛应 用于各个领域本综述主要介绍SPR的历史、工作原理、类型设备、应用以及研究发展的前 景引言1990年，Biacore AB公司开发出了首台商品化SPR仪器，为SPR技术广泛的应用开启了新 的乐章SPR是用来进行实时分析，简单快捷的监测DNA与蛋白质之间、蛋白质与蛋白质之 间、药物与蛋白质之间、核酸与核酸之间、抗原与抗体之间、受体与配体之间等等生物分子 之间的相互作用SPR在生命科学、医疗检测、药物筛选、食品检测、环境监测、毒品检测 以及法医鉴定等领域具有广泛的应用需求正文1基本原理1.1表面等离子共振原理：1.1.1消逝波：根据法国物理学家菲涅尔所提出的光学定理：nl sin B 1 = n2 sinH2当以波动光学的角度 来研究全反射时，人们发现当入射光到达界面时并不是直接产生反射光，而是先透过光疏介 质约-个波长的深度，再沿界面流动约半个波长再返PI光密介质。

则透过光疏介质的波被称 为消逝波1.1.2等离子波当金属受电磁干扰时，金属内部的电子密度分布会变得不均匀因为库仑力的存在，会将部 分电子吸引到正电荷过剩的区域，被吸引的电子山于获得动量，故不会在引力与斥力的平衡 位置停下而向前运动一段距离，之后电子间存在的斥力会迫使已经聚集起来的电子再次离开 该区域，进而形成的震荡称等离子震荡，并以波的形式表现，称为等离子波1. 1.3 SPR光学原理当两波相遇时可能会发生共振当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强会 大幅度地减弱可以通过对生物反应过程中SPR角的动态变化获取生物分子之间相互作用的 特异信号1. 2表面等离子共振仪器结构及工作原理：以瑞典的Biacore 3000型SPR仪为例，介绍这种仪器的构成及工作原理其核心部件包括 光学系统、传感器芯片、液体处理系统三个主要部分，其他的组成部分包括LED状态指示器 及温度控制系统等1.2. 1光学系统：能够产生和测量SPR信号的光电组分称为光学检测单元2传感器芯片：BIAcore传感瞬的芯片是其最为核心的部件2. 3液体处理系统：两个液体传送泵，自动上样装置(autosampler) o4其他部分：包括例如Biacore 3000的LED状态指示器和温度控制系统等。

SPR特点与检测类型2.1 SPR特点1实时检测，能动态地监测生物分子相互作用的全过程2无需标记样品，保持了分子活性3456789样品需要极少，一•般一个表面仅需要1毫克蛋白检测过程方便快捷，灵敏度高应用范围非常广泛高通量，高质量的分析数据能跟踪监控固定的配体的稳定性对复合物的定量测定不干扰反应的平衡大多数情况下，不需要对样品进行处理10山于SPR基于对未穿透样品的反射光的测量，所以能在混浊的甚至不透明的样品中进行.2. 2检测类型2. 2. 1直接检测a、 操作简单b、 相对分子质量＞10kDA2. 2.2夹心反应a、 相对分子质量＞5000Dab、 更高的灵敏性及选择性2. 2.3替代反应a、 可用于检测小分子b、 可用于荧光分析c、 此类型稀少2. 2.4竞争抑制反应舟对于小分子待测物具有较高灵敏性b、 应用范围广c、 可再生三、SPR技术的应用和发展方向3. 物理学应用若某种物理量会引起特定敏感膜折射率的变化，就可以采用SPR传感技术进行检测例如, 基于氢化无定型硅的热光效应的温度传感系统等4. 化学应用当待测分子与被敏感膜有选择性地化学吸附或与敏感膜中的特定分子发生化学反应，通过检 测共振角或共振波长的变化来检测待测分子的成分、浓度以及参与化学反应的特性5. 生物学应用6. 生物学检测领域：用于检测生物分子的结合作用或者通过生物分子结合作用的检测来完 成特定生物分子的识别及其浓度的测定7. 药物领域：主要用于药物与蛋白之间的相互作用以及药物筛选与新药开发。

8. 食品工业及环境监测领域：主要用于维生素检测、生物毒素检测、细幽和病原菌检 测、 农、兽药残留量检测9. 蛋白质组学：应用与蛋白质检测和蛋白-蛋白相互作用等蛋白质组学研究10. 临床诊断：利用生物传感器，可监测和定量测定病人血清中的生物药剂和抗体滴度的可• 行性，跟踪检测动物模型、人类临床试验11. 遗传分析：如用于检测点突变 未来展望如今，SPR技术（2被广泛地用来分析生物分子如蛋白质-蛋白质，药物-蛋白质，蛋白质■核 酸，核酸-核酸之间相互作用的反应动力学，结合位点和反应物浓度等信息，所涉及的研究 领域包括免疫识别，信号传导，西物筛选，抗体定性以及蛋白质构象变化等，SPR技术在分 子生物学研究领域中应用的范围非常广，SPR技术与其他分析技术的联合应用，必将加速分 子生物学的研究进展，使我们对生命现象的了解更加深入参考文献：12. 赵南明，周海梦生物物理学高等教育出版社200013. 程慧，黄朝峰SPR生物传感器及其应用进展中国生物工程杂志2003, 23(5)： 46-4914. WEISS M N, SRIVASTAVA R, GROGER H. Experimental investigation of a surface plasmon-based integrated-optic humidity sensor,Electron,Lett. 1996, 32:842-843.15. Nylander C, Liedberg B,Lind T. Sensrsand Actuators, 1982. 3:79-8816. 王海明，钱凯先。

表而等离子共振技术在生物分子相互作用研究中的应用浙江大学学 报(工学版),2003, 37(3)： 354-36117. 段媛媛，刘德立SPR生物传感器的特点及其在生物特异性相互分析中的应用生物技术 通讯,2002, 13(1)： 72-75。