01 SPR設(shè)備系統(tǒng)

SPR由三個(gè)核心部件（光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、傳感器芯片和微流控系統(tǒng)），及其他部件組成。

光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)

用于檢測(cè)傳感器芯片表面附近的折射率變化。在分子相互作用過(guò)程中，分子之間的結(jié)合會(huì)改變折射率，導(dǎo)致共振角相對(duì)于結(jié)合分子的質(zhì)量成比例變化，從而能夠靈敏地檢測(cè)分子相互作用。

傳感器芯片

通過(guò)表面修飾的功能基團(tuán)偶聯(lián)生物分子。傳感器芯片是核心部件。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。傳感器芯片通過(guò)共價(jià)連接、高親和力捕獲和疏水吸附等方法偶聯(lián)生物分子。

微流控系統(tǒng)

包括兩個(gè)液體傳送泵，精確輸送緩沖液和樣品，確保它們?cè)趥鞲衅餍酒系木鶆蚍植迹瑥亩岣邫z測(cè)靈敏度。

其他部分等

包括例如LED狀態(tài)指示器和溫度控制系統(tǒng)等。

SPR儀器的主要組成部分: (A) SPR 光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng) (B) 信號(hào)采集系統(tǒng) (C) 微流控系統(tǒng)^[1]

02 SPR工作原理

當(dāng)光線與傳感器芯片的金屬膜層上的等離子體振蕩相互作用時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。在SPR實(shí)驗(yàn)中，通常將一種生物分子（如蛋白）固定在傳感器芯片的金屬膜層表面，再通過(guò)微射流卡盤將含有相互作用的分子溶液傳送至傳感器芯片表面，當(dāng)它們相互結(jié)合時(shí)，引起共振角發(fā)生變化。通過(guò)監(jiān)測(cè)這種共振角的變化，可以定量分析生物分子的親和力、結(jié)合動(dòng)力學(xué)等參數(shù)。SPR光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)則跟蹤檢測(cè)溶液與芯片表面的分子結(jié)合和解離的全過(guò)程。

由于其高度的自動(dòng)化和靈敏特異性且具常規(guī)儀器方法難以比擬的實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)優(yōu)點(diǎn)，所以SPR被廣泛地應(yīng)用于各種生命現(xiàn)象分子機(jī)理研究。隨著SPR技術(shù)的發(fā)展，各種SPR檢測(cè)模式被開(kāi)發(fā)出來(lái)以滿足特定的應(yīng)用需求。不同的SPR檢測(cè)模式在生物醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用，提供了有關(guān)生物分子相互作用、結(jié)合動(dòng)力學(xué)以及納米顆粒與生物系統(tǒng)之間相互作用的詳細(xì)信息。

03 SPR技術(shù)特點(diǎn)

（1）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
（2）樣品無(wú)需標(biāo)記
（3）樣品需求量低
（4）檢測(cè)過(guò)程快速
（5）高通量，高靈敏度，高效率等

04 SPR應(yīng)用前景

SPR技術(shù)已成為藥物發(fā)現(xiàn)和基礎(chǔ)研究的重要工具，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如蛋白-蛋白相互作用、蛋白-小分子藥物相互作用、核酸-蛋白質(zhì)相互作用、核酸-核酸相互作用、抗體-抗原分子親和力測(cè)定等。通過(guò)SPR技術(shù)，可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)生物分子間的結(jié)合過(guò)程，獲取結(jié)合動(dòng)力學(xué)參數(shù)（如結(jié)合速率常數(shù)，解離速率常數(shù)，平衡解離常數(shù)等），從而深入理解分子間的相互作用機(jī)制。此外，SPR技術(shù)還可用于藥物開(kāi)發(fā)、篩選、疾病診斷等領(lǐng)域。

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The application of SPR technology^[1]

總結(jié)

了解生物分子間的相互作用有助于深入理解復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，并為疾病的預(yù)防和治療提供新視角。SPR分子互作技術(shù)憑借其實(shí)時(shí)性、靈敏性、多樣性和靈活性，在生物醫(yī)學(xué)研究和藥物研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)SPR技術(shù)，我們可以更全面地探索生物分子之間的相互作用，支持藥物研發(fā)和疾病診斷。隨著SPR技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，我們對(duì)分子相互作用的認(rèn)識(shí)將愈加深入，為生命科學(xué)研究開(kāi)辟更多可能。

參考資料：
[1] Jingyao Zhang, et al. Application and Method of Surface Plasmon Resonance Technology in the Preparation and Characterization of Biomedical Nanoparticle Materials. Int J Nanomedicine. 2024 Jul 11:19:7049-7069. doi: 10.2147/IJN.S468695.
[2] Tam Vo, et al. Biosensor-surface plasmon resonance: A strategy to help establish a new generation RNA-specific small molecules. Methods. 2019 Sep 1:167:15-27. doi: 10.1016/j.ymeth.2019.05.005.
 [3] Asa Frostell, et al. Protein-Ligand Interactions Using SPR Systems. Methods Mol Biol. 2013:1008:139-65. doi: 10.1007/978-1-62703-398-5_6.