表面等離子共振儀器結構及工作原理

　　表面等離子共振儀核心部件包括光學系統、傳感器芯片、液體處理系統三個主要部分，其他的組成部分包括LED狀態指示器及溫度控制系統等。

　　光學系統

　　能夠產生和測量SPR信號的光電組分稱為光學檢測單元。

　　傳感器芯片

　　傳感器的芯片是其核心的部件。在SPR技術中必須首先有一個生物分子偶聯在傳感片上，然后用它去捕獲可與之進行特異反應的生物分子。

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

　　液體處理系統

　　液體處理系統包括兩個液體傳送泵，其中一個泵負責保持穩定流速的液體流過傳感芯片表面，另一個泵負責自動自動進樣裝置中的樣品傳送。

　　其他部分

　　包括例如LED狀態指示器和溫度控制系統等。

　　表面等離子共振應用操作

　　綜合運用

　　表面等離子共振廣泛應用于研究結合特異性、抗體選擇、抗體質控、疾病機制、藥物發明、生物治療、生物處理、生物標記物、配體垂釣、基因調控、細胞信號傳導、親和層析、結構-功能關系、小分子間相互作用等。

　　檢測原理

　　表面等離子共振(SPR)是一種光學現象，可被用來實時跟蹤在天然狀態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生相互作用的生物分子(分析物)的溶液注入并流經生物傳感器表面。生物分子間的結合引起生物傳感器表面質量的增加，導致折射指數按同樣的比例增強，生物分子間反應的變化即被觀察到。這種反應用反應單位(RU)來衡量：1 RU = 1pg 蛋白/mm2 = 1 x 10-6 RIU(折射指數單位)。

　　分析物在被注入的過程中，由對流和擴散流經相互作用表面而與靶分子形成復合物，導致分析物濃度改變。微射流系統內nL數量級流動通道的應用，使得這種濃度的改變降至低點，以確保高傳質系數(Mass Transport Coefficient，km)。為保證分析物的傳質性不被限制，鍵合在生物傳感器表面的靶分子濃度必須較低。當分析物被注入時，分析物-靶分子復合物在生物傳感器表面形成，導致反應增強。而當分析物被注入完畢后，分析物-靶分子復合物解離，導致反應減弱。通過結合式相互作用模型擬合這種反應曲線，動力學常數便可被確定。而非特異性結合和總折射指數移相等效應則可通過參照曲線減除功能予以驅除。

　　相關商業化系統

　　表面等離子共振已經在商業化的檢測儀器中應用。目前廣泛使用的是Biacore Life Sciences公司生產的Biacore系列。Biacore Life Sciences現已被General Electric收購。其它表面等離子共振的商業儀器還有例如ICx的SensiQ等。

　　SensiQ的SPR生物傳感器運用了Texas Instruments公司研發的光學傳感器設計，以及Kretschmann SPR幾何學構建，靈敏度高，光學靜穩。生物傳感器一次性使用，其羧基化表面適合于多種優化鍵合方案。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間后仍可繼續使用。

　　SensiQ的雙通道nL數量級的流動池設計，利于實時的參照曲線減除，并保證分析物在生物傳感器的相互作用表面具有高傳質性。