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Thermo
Nicolet傅立叶型生物检测系统
ELECTRON CORPORATION
表面等离子共振检测仪(FT-SPR
Au或Ag)的界面将发生反射和折射。当入射角大丁临
界角时,光线将被全反射;当入射光的波向量与金属膜内
表面电子(称为等离子体)的振荡频率相匹配时,光线既
被合进入金属膜,引起电子发生共振,却表面等离子体
共振。金属膜表面电子吸收入射光子能量使反射光的能量
最小,这种最小化发生肘的入射角度称为"SPR角”。SPR
角与入射光波长、入射角、金属膜的厚度、玻璃与金属的
介电常数、金属表面及邻近介质的折射率等有关,金属表
面结合生物分子将导致其折射率发生变化,从而引起SPR
角的变化。
简介
因此,可通过隘测SPR的变化研究生物分子的相互作
表面等离子体共振技术(简称“SPR”, Surface
用(BMA)。由SPR曲线可获得如下信.息:哪些分子发生
Plasmon Resonance)是利用了金属薄膜的光学榑合产生
了相互作用、相互作用的强度、结合和解离的速度、样品
的一种物坦光学现象。自从1982年 Nylander等首次将
」分析物浓度、是否存在异构效应、结合位点分析、复合
SPR技术用于免疫传感器领域以来,表面等离子体光学生
物中不同成分对结合的影响等。
物传感器得到了深入研究和广泛的应用,已经成为研究生
物分子相互作用( Biomolecular Interaction Analysis,简
SPR检测仪
称“BIA”)的主要手段。仅在近3、4年问,有关这方面
基于SPR原理,当检测介质的介电常数发生变化时,
的文章多达儿千篇,其研究内容涉及蛋白质-蛋白质、蛋白
可通过角度测量( angle interrogation)、波长测量
质-DNA、DNA-DNA、抗原-抗体及受体-配体等的相作
( wavelength interrogation)、强度测量( Intensity
用。商品化的光学生物传感器可在无标记的情况下实时地
Interrogation)以及相位测量( phase interrogation)分析
进行生物分子间相互作用的研究,有力地推动了分子识别
检测出共振条件的变化情形。
这一学科的发展,已经成为生命科学和医药研究中的一种
月前市场上的商品化SPR檢测仪几乎都是通过角度测
重要手段
量实现対生物体系的测定。巾于SPR角会随金属溥膜表面
通过的液相介质的折射率的改变而改变,折射率的变化
Sensor layer
45 nm gold surtace on glass
(RU)又可结合作金属表面的生物人分子质量成正比
(1000RU的变化表示传感片表面1ng/mm2的质量变
glass prism($F10)
SPR angle
化)。因此获得生物分子的相互作用(BIA)的信息。
100
图,SPR原图
SPR技术的基本原理
0
SPR是一种物理光学现象。如上图所示,当一束p-偏
505152535455565758
Angle of Incidence
振光在一定的角度寇内入射到棱镜中,在棱镜与金属
图二,传统SPR檢測图
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Nicolet傅立叶型生物检测系统
ELECTRON CORPORATION
表面等离子共振检测仪(FT-SPR
FT-SPR技术
IR Beam from FT-IR
由于无荧光标记与同位素标记即可实时测量,保持了
生物分子的天然活性,促成了传统SPR检测仪的成功。而
在多年的实践中,其測量方式(依靠角度表征)的局限使
其在灵敏度、动态范围、测试速度及稳定性等方面都出现
了不可逾越的阻碍。
apertur
有鉴于此,美国热电集团分子光谱部( Nicolet〉以其
lens
近四十年傅立叶变换红外(FTIR)技术结品结合最新的
SPR专利技术(U.S. Patent No.6330062)推出了崭新的
lens Ingaas
FT-SPR检测仪ー-SPR100。
SPR-100的特征是通过波数(波长)表征SPR现象。
利用成熟的傳立叶变换红外光谱技术中在多通道技术与波
Sample
in/ out
gold coat slide
数精度方面的优势使SPR檢测很容易达到得到传统的基于
角度变化的SPR检测所无法企及的尚灵度与快速测试。
图四,SPR100右侧模块内部结构图
通过检测反射率变化引起的波长变化可以检测出吸附层大
(U.S. Patent No. 6330062)
约1A的有效膜厚变化。至,需要超高灵做度的亚单分
子层测试也可通过FT-SPR技术实现
FT-SPR技术优势
11.0x10
由于成熟的傅立叶红外光谱技术的引入,突破了传统角
10.5
度表征型SPR检测仪理论设计极限,很多功能变得枚易实
最高的检测灵敏度
FT-SPR具有所有SPR最高的检测火度。使检测更小
?80
Traditional SPR
的分子(约物)或更微量的分子(珍贵的样品)成为可能。
7,5
最泛的动态检测范
FT-SPR可以檢测多层生物膜组装过程,可以檢测更大
或更小的分子与微粒。其动态檢测范在所有SPR枪测仪
52.4
Angle(degrees
中最为广泛
图三,角度与波长之SPR相关性
一完全的FTIR功能
FT-SPR利用了研究级的FTIR光学台,可配置完整的傅
根据相关描述(U.S. Patent No.6330062):传统的
立叶红外光谱功能。可进行ATR、 DRIFT、VCD、PM-
角度表征型SPR检测仪的检测极限人约是0.001°角度变
IRRAS等测试:通过FT-SPR的不同检测模块可检测到相
化,表现了约1A的有效膜厚变化,对应FT-SPR模式中
关的红外光谱,获取生物样品分子结构( Protein Analyzer
4cm1的变化。而0.4cm1的波长精度对于FTIR而言是
的信息。
极容易达到的,相当于传统SPR检测仪要达到0.0001°角
极高的性能价格比
度变化,这对于传统SPR检测仪儿乎是不可逾越的。
FT-SPR由于其技术的先进型,使其实现高灵敏度SPR
通常,0.120°的角度变化相当于1ngmm2的质量变
檢测时无需在极端理想的条件,其制造成本较传统SPR檢
化。因此,FT-SPR检测仪可以很容易获得1pg/mm2的
测仪低;更因为其具备了完整的FTIR功能,在所有SPRr产
高灵敏度。
品中具有超值的性能价格比。