表面等離子共振儀器結(jié)構(gòu)及工作原理

　　表面等離子共振儀核心部件包括光學(xué)系統(tǒng)、傳感器芯片、液體處理系統(tǒng)三個(gè)主要部分，其他的組成部分包括LED狀態(tài)指示器及溫度控制系統(tǒng)等。

　　光學(xué)系統(tǒng)

　　能夠產(chǎn)生和測量SPR信號的光電組分稱為光學(xué)檢測單元。

　　傳感器芯片

　　傳感器的芯片是其核心的部件。在SPR技術(shù)中必須首先有一個(gè)生物分子偶聯(lián)在傳感片上，然后用它去捕獲可與之進(jìn)行特異反應(yīng)的生物分子。

　　傳感芯片又分為三個(gè)主要組成部分，分別是光波導(dǎo)耦合器件、金屬膜以及分子敏感膜。

　　液體處理系統(tǒng)

　　液體處理系統(tǒng)包括兩個(gè)液體傳送泵，其中一個(gè)泵負(fù)責(zé)保持穩(wěn)定流速的液體流過傳感芯片表面，另一個(gè)泵負(fù)責(zé)自動(dòng)自動(dòng)進(jìn)樣裝置中的樣品傳送。

　　其他部分

　　包括例如LED狀態(tài)指示器和溫度控制系統(tǒng)等。

　　表面等離子共振應(yīng)用操作

　　綜合運(yùn)用

　　表面等離子共振廣泛應(yīng)用于研究結(jié)合特異性、抗體選擇、抗體質(zhì)控、疾病機(jī)制、藥物發(fā)明、生物治療、生物處理、生物標(biāo)記物、配體垂釣、基因調(diào)控、細(xì)胞信號傳導(dǎo)、親和層析、結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系、小分子間相互作用等。

　　檢測原理

　　表面等離子共振(SPR)是一種光學(xué)現(xiàn)象，可被用來實(shí)時(shí)跟蹤在天然狀態(tài)下生物分子間的相互作用。這種方法對生物分子無任何損傷，且不需任何標(biāo)記物。

　　先將一種生物分子(靶分子)鍵合在生物傳感器表面，再將含有另一種能與靶分子產(chǎn)生相互作用的生物分子(分析物)的溶液注入并流經(jīng)生物傳感器表面。生物分子間的結(jié)合引起生物傳感器表面質(zhì)量的增加，導(dǎo)致折射指數(shù)按同樣的比例增強(qiáng)，生物分子間反應(yīng)的變化即被觀察到。這種反應(yīng)用反應(yīng)單位(RU)來衡量：1 RU = 1pg 蛋白/mm2 = 1 x 10-6 RIU(折射指數(shù)單位)。

　　分析物在被注入的過程中，由對流和擴(kuò)散流經(jīng)相互作用表面而與靶分子形成復(fù)合物，導(dǎo)致分析物濃度改變。微射流系統(tǒng)內(nèi)nL數(shù)量級流動(dòng)通道的應(yīng)用，使得這種濃度的改變降至低點(diǎn)，以確保高傳質(zhì)系數(shù)(Mass Transport Coefficient，km)。為保證分析物的傳質(zhì)性不被限制，鍵合在生物傳感器表面的靶分子濃度必須較低。當(dāng)分析物被注入時(shí)，分析物-靶分子復(fù)合物在生物傳感器表面形成，導(dǎo)致反應(yīng)增強(qiáng)。而當(dāng)分析物被注入完畢后，分析物-靶分子復(fù)合物解離，導(dǎo)致反應(yīng)減弱。通過結(jié)合式相互作用模型擬合這種反應(yīng)曲線，動(dòng)力學(xué)常數(shù)便可被確定。而非特異性結(jié)合和總折射指數(shù)移相等效應(yīng)則可通過參照曲線減除功能予以驅(qū)除。

　　相關(guān)商業(yè)化系統(tǒng)

　　表面等離子共振已經(jīng)在商業(yè)化的檢測儀器中應(yīng)用。目前廣泛使用的是Biacore Life Sciences公司生產(chǎn)的Biacore系列。Biacore Life Sciences現(xiàn)已被General Electric收購。其它表面等離子共振的商業(yè)儀器還有例如ICx的SensiQ等。

　　SensiQ的SPR生物傳感器運(yùn)用了Texas Instruments公司研發(fā)的光學(xué)傳感器設(shè)計(jì)，以及Kretschmann SPR幾何學(xué)構(gòu)建，靈敏度高，光學(xué)靜穩(wěn)。生物傳感器一次性使用，其羧基化表面適合于多種優(yōu)化鍵合方案。生物傳感器的安裝快捷，幾秒鐘便可完成，使用也非常簡便。功能化的生物傳感器即便在儲存一段時(shí)間后仍可繼續(xù)使用。

　　SensiQ的雙通道nL數(shù)量級的流動(dòng)池設(shè)計(jì)，利于實(shí)時(shí)的參照曲線減除，并保證分析物在生物傳感器的相互作用表面具有高傳質(zhì)性。