表面等离子共振技术(SPR)
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Thank You!
环境监测 临床分析
SPR检测
食品工业
蛋白ical immunosensing of tuberculosis (肺结核）CFP10 in patient urine by surface plasmon resonance spectroscopy（ 2011 Elsevier B.V. All rights reserved）
等离子体
指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体， 其中正、负带电粒子数目几乎相等。
金属表面等离子波
把金属的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的 电子气体，这实际上也是一种等离子体,由于电磁振 荡形成了等离子波。
• 金属膜 反射率高 化学稳定性好
缺点
难以区分非特异性吸附 对温度等干扰因素比较敏感
• 随着 SPR 技术成为分析生物化学、药物研发 和食物监控领域中的一个不可缺少的部分 ,SPR 生物传感器的应用将更加趋向多样化 , 特别是它在小分子检测和脂膜领域的新兴应 用将使其在未来的药物发现和膜生物学中扮 演一个越来越重要的角色。
SPR对物质结合检测
SPR 对 附 着 在 金 属薄膜表面的介 质折射率非常敏 感,当表面介质的 属性改变或者附 着量改变时，共 振角将不同。因 此，SPR能 够 反 映与金属膜表面 接触的体系的变 化。
SPR的应用
表面等离子体共振技术(SPR)
左焕桢 2013-3-14
Contents
一 、
二 、
三 、
四 、
SPR的发展 SPR的原理 SPR的应用 总结与展望
一、 SPR的发展
• 表面等离子体共振（Surface plasmon resonance， SPR）是一种物理光学现象，有关仪器和应用技术 已经成为物理学、化学和生物学研究的重要工具。
二、SPR的原理
• 消逝波
当光从光密介质入射到 光疏介质时（n1>n2） 就会有全反射现象的产 生。
n1 sinθ1 = n2 sinθ2
图中沿X轴方向传播而振幅衰减的一个波， 即入射光波 的电磁场在反射面不立即消失，而是投射进入光疏介质 一定深度，且振幅在垂直方向呈指数衰减，这种电磁波 叫消失波
Fig. SPR angle shifts at the steady state after 5 injections for different concentrations of Ag from 100 to 1000 ng/mL.
• SPR Sensor Chip for Detection of Small Molecules
Using Molecularly Imprinted Polymer with Embedded Gold Nanoparticles（Anal. Chem. 2005, 77, 4282-4285）
GGBP蛋白质检测葡萄糖
间接测量法棱镜型SPR表面结构
N-乙酰半胱氨酸
GGBP蛋白固定时传感器表面折射率变化图
四、总结与展望
优点
• 1.可进行实施监测 • 2.无需样品标记 • 3.样品用量少、方便快捷 • 4.灵敏度高，应用范围广 • 5 能测量浑浊甚至不透明样品
Figure 1. Schematic representation of AuMIP/MIP-coated SPR sensor chip for detection of an analyte, dopamine.
Figure . Typical SPR curves of the surfaces modified with Au-MIP/MIP gel (1) with Au-MIP/MIP (2)with MIP/MIP (3) with 11-mercaptoundecanoic acid (4) in water
SPR光学原理
在某个入射角度，光照射到棱镜上与金属膜表面上发生全反 射，从而形成消逝波进入到光疏介质中，而在介质（假设为 金属介质）中又存在一定的等离子波。当两波相遇时会发生
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。由于能量从光子转移 到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离 子波吸收，使得反射光的能量急剧减少
1902年，Wood在光学实验中发现SPR现象 1941年，Fano解释了SPR现象 1971年，Kretschmann结构为SPR传感器奠定了基础 1982年，Lundström将SPR用于气体的传感（第一次） 1983年，liedberg将SPR用于IgG与其抗原的反应测定 1987年，Knoll等人开始SPR成像研究 1990年，Biacore AB公司开发出首台商品化SPR仪器
Thank You!
环境监测 临床分析
SPR检测
食品工业
蛋白ical immunosensing of tuberculosis (肺结核）CFP10 in patient urine by surface plasmon resonance spectroscopy（ 2011 Elsevier B.V. All rights reserved）
等离子体
指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体， 其中正、负带电粒子数目几乎相等。
金属表面等离子波
把金属的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的 电子气体，这实际上也是一种等离子体,由于电磁振 荡形成了等离子波。
• 金属膜 反射率高 化学稳定性好
缺点
难以区分非特异性吸附 对温度等干扰因素比较敏感
• 随着 SPR 技术成为分析生物化学、药物研发 和食物监控领域中的一个不可缺少的部分 ,SPR 生物传感器的应用将更加趋向多样化 , 特别是它在小分子检测和脂膜领域的新兴应 用将使其在未来的药物发现和膜生物学中扮 演一个越来越重要的角色。
SPR对物质结合检测
SPR 对 附 着 在 金 属薄膜表面的介 质折射率非常敏 感,当表面介质的 属性改变或者附 着量改变时，共 振角将不同。因 此，SPR能 够 反 映与金属膜表面 接触的体系的变 化。
SPR的应用
表面等离子体共振技术(SPR)
左焕桢 2013-3-14
Contents
一 、
二 、
三 、
四 、
SPR的发展 SPR的原理 SPR的应用 总结与展望
一、 SPR的发展
• 表面等离子体共振（Surface plasmon resonance， SPR）是一种物理光学现象，有关仪器和应用技术 已经成为物理学、化学和生物学研究的重要工具。
二、SPR的原理
• 消逝波
当光从光密介质入射到 光疏介质时（n1>n2） 就会有全反射现象的产 生。
n1 sinθ1 = n2 sinθ2
图中沿X轴方向传播而振幅衰减的一个波， 即入射光波 的电磁场在反射面不立即消失，而是投射进入光疏介质 一定深度，且振幅在垂直方向呈指数衰减，这种电磁波 叫消失波
Fig. SPR angle shifts at the steady state after 5 injections for different concentrations of Ag from 100 to 1000 ng/mL.
• SPR Sensor Chip for Detection of Small Molecules
Using Molecularly Imprinted Polymer with Embedded Gold Nanoparticles（Anal. Chem. 2005, 77, 4282-4285）
GGBP蛋白质检测葡萄糖
间接测量法棱镜型SPR表面结构
N-乙酰半胱氨酸
GGBP蛋白固定时传感器表面折射率变化图
四、总结与展望
优点
• 1.可进行实施监测 • 2.无需样品标记 • 3.样品用量少、方便快捷 • 4.灵敏度高，应用范围广 • 5 能测量浑浊甚至不透明样品
Figure 1. Schematic representation of AuMIP/MIP-coated SPR sensor chip for detection of an analyte, dopamine.
Figure . Typical SPR curves of the surfaces modified with Au-MIP/MIP gel (1) with Au-MIP/MIP (2)with MIP/MIP (3) with 11-mercaptoundecanoic acid (4) in water
SPR光学原理
在某个入射角度，光照射到棱镜上与金属膜表面上发生全反 射，从而形成消逝波进入到光疏介质中，而在介质（假设为 金属介质）中又存在一定的等离子波。当两波相遇时会发生
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。由于能量从光子转移 到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离 子波吸收，使得反射光的能量急剧减少
1902年，Wood在光学实验中发现SPR现象 1941年，Fano解释了SPR现象 1971年，Kretschmann结构为SPR传感器奠定了基础 1982年，Lundström将SPR用于气体的传感（第一次） 1983年，liedberg将SPR用于IgG与其抗原的反应测定 1987年，Knoll等人开始SPR成像研究 1990年，Biacore AB公司开发出首台商品化SPR仪器