3-生物分子相互作用研究的重要工具-SPR Sensor
表面等离子体共振传感器在生物医学领域的应用
表面等离子体共振传感器在生物医学领域的应用表面等离子体共振传感器，在生物医学领域的应用表面等离子体共振传感器（Surface plasmon resonance, SPR）是利用金属表面等离子体共振（SP）现象，对于生物分子的相互作用进行实时、无标记、定量的检测技术。
其原理基于SP共振，即当入射角和金属表面成特定角度后，光能在金属表面形成SP波，与所检测样品的折射率变化相互作用，导致角度共振位移。
因此，SPR技术对于分析生物分子的相互作用具有一定的优势和应用前景。
本文将对表面等离子体共振传感器在生物医学领域的应用进行介绍和阐述。
一、基于SPR技术的生物分子检测SPR技术具有高灵敏度、高选择性、实时性等特点，已经成为生物分子相互作用研究和药物筛选的重要工具。
其中最常用的生物分子检测，是抗原-抗体相互作用。
抗原-抗体反应是一种非常常见的生物分子相互作用，在医学领域中应用广泛，例如快速检测病原体、检测血型和抗体等。
SPR技术能够实时、无标记、定量地检测抗原-抗体反应，不仅可以加速病原体的诊断，而且可以提高药物筛选的效率。
此外，SPR技术还可以检测如蛋白质、核酸、药物以及小分子化合物等生物分子，对于生物分子的研究有着重要的意义。
二、基于SPR技术的细胞检测随着人们对于细胞的研究越来越深入，SPR技术也逐渐应用于细胞的检测。
通过基于SPR技术的表面修饰，可以实现单个细胞生长状态及其组成物质的实时检测。
当前在细胞领域中SPR技术的应用主要集中在三个方面：1.细胞-细胞相互作用研究：SPR技术可以研究细胞和细胞之间的黏附、迁移和信号转导。
例如，SPR技术可以定量、实时地监测T细胞对肿瘤细胞的黏附，此外还可以研究肿瘤细胞之间的黏附及其与基质间的相互作用。
2.细胞-外部物质相互作用的研究：基于SPR技术的表面修饰，可以研究细胞表面和外部物质之间的相互作用。
例如，SPR技术可以研究病原体与宿主细胞之间的相互作用过程。
透过表面等离子共振技术探测生物分子的互作
透过表面等离子共振技术探测生物分子的互作一、简介生物分子之间的相互作用是生命科学研究中的一个重要课题，对于生物学、生物医学、药物研发等领域都有着重要的意义。
而表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）技术就是目前广泛应用于这些研究领域中的一种工具。
SPR 技术是一种基于物质表面等离子共振现象的光学检测技术，能够实时监测生物分子之间的相互作用。
本文将通过简单介绍SPR 技术的原理和应用，探讨其在生物分子相互作用研究中的应用。
二、SPR 技术原理SPR 技术的原理基于金属表面的等离子共振现象，即当金属表面受到一定波长的光线照射时，会激发金属表面的自由电子，形成电子云和电荷密度的变化，从而引起入射光的反射现象。
当有物质吸附在金属表面时，会导致入射角度和波长的变化，这些变化将影响反射光的强度和振幅，在一定条件下，会产生共振现象。
通过 SPR 技术，我们可以将金属表面与光学检测系统连接，实时检测生物分子的吸附和解吸过程。
当存在生物分子与金属表面相互作用时，气相、液相中的某些小分子可被检测出，即我们可以通过 SPR 技术检测分子之间的相互作用。
三、SPR 技术的应用SPR 技术在生物分子相互作用研究中具有广泛的应用。
最常见的是蛋白质-蛋白质、蛋白质-药物和蛋白质-核酸等生物分子之间的相互作用研究。
1. 蛋白质-蛋白质相互作用研究蛋白质-蛋白质相互作用在生物过程中起着至关重要的作用，如信号转导、基因表达调控等。
目前，SPR 技术在研究蛋白质-蛋白质相互作用中广泛应用。
例如，利用 SPR 技术可结合表面修饰技术，研究蛋白质复合物的相互作用方法。
同时，SPR 技术还可结合化学修饰和小分子相互作用研究，实现对蛋白质之间相互作用的详细说明。
2. 蛋白质-药物相互作用研究药物的研发与筛选很大程度上依赖于药物与蛋白质之间的相互作用研究。
利用 SPR 技术可以实现药物与蛋白质之间的实时监测和相互作用强度的定量测量，从而为药物的研发和筛选提供了重要的手段。
分子印迹SPR传感器
应用 分子印迹聚合物：在生物传感器中取代生物分子作为识别 元件，专一性强、稳定性好、不需使用动物、可大规模生 产等。 将SPR与分子印迹技术联用：提高传感器的选择性和识别 性。 分子印迹技术与SPR关联可结合二者的优势，大大提高传 感器的选择性，具有广阔的应用前景。
应用实例
乙酰甲胺膦分子印迹聚合物SPR 传感器 吲哚乙酸分子印迹SPR 传感器 Lai等(Lai E P C et al., 1998)使用甲基丙烯酸酯和乙二醇二甲基丙烯 酸制备多层分子印迹聚合物，将其作为SPR传感器的识别元件，检测 茶碱、咖啡因和黄嘌呤。 Jorn等(Jorn C C et al., 2005)在SPR传感器上通过电聚合方法合成聚 吡咯分子印迹聚合物薄膜，用来检测赭曲霉素A，用SPR技术原位监 测薄膜的生长。该传感器能检测到的赭曲霉素的浓度低于0.05Ppm。
分子印迹SPR传感器的工作原理
MIT
定义：分子印迹技术(Molecular imprinting technique, 简 称MIT)是制备对特定目标分子具有特异性预定选择性的高 分子化合物——分子印迹聚合物(Molecular imprinting polymer, MIP)的技术。
分子印迹SPR传感器的工作原理
分子印记SPR传感器
1 2 3 4 5
传感器简介 MIT&SPR传感器基本定义及简介 工作原理 应用&成果 发展前景
传感器的定义
传感器：是指一些能把光、声、力、温度、磁感应强度、 化学作用和生物效应等非电学量转化为电学量或转换为具 有调控功能的元器件。 传感器：是一种信息获取与处理的装置。
3
传感器的基本构成
传感器通常由敏感元件（感受器）和转换元件（换能器） 组合而成。 敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换元件 通常是指将敏感元件在传感器内部输出转换为便于人们应 用、处理外部输出（通常为电参量）信号的部分。
生物表面化学及分子间相互作用研究——表面等离子体激元共振(SPR)在生物表面化学中的应用
一
１ 心蛋 白 Ｐ 核 单抗鉴 定 Ｐ 的特异 性抗 原 表 位 ， 结
作 用 可 以阐 明 生 物 反 应 的 机 理 ， 示 生命 现 象 的 本 揭 质 。生 物表 面化学 就 是 利 用一 些 表 面 分 析 仪器 或 方
法， 从检 测生 物分 子表 面物理 、 化学 特性 出发 ， 而研 进
称 之 为表 面等 离子体 共振 角入 射在 界面 上 ， 生衰 减 发 全 反 射时 ， 入射 光被 耦 合 入 表 面等 离 子 体 内 ， 能 大 光
表 面等离子体激元共振（Ｐ ） Ｓ Ｒ 在生物表 面化学中的应 用
琚 黎 华
（ 广西 机 电工程 学校 ， 西南 宁 ５ ０ ０ ） 广 ３ ０ １
摘 要 ： Ｓ Ｒ检 测是 一种 光学技 术 ， 生物 表 面化 学及研 究 生物 分 子 相 互 作 用方 面得 到 广泛 Ｐ 在 应 用 。文章 主要 综述 Ｓ Ｒ 对分 子相 互作 用的研 究现 状 ， Ｐ 阐述 与评 价 Ｓ Ｒ在 生物化 学 中的应 用 ， Ｐ 并对 其应 用前景 进行 分析 。
具 有如 下 显著特 点 ：１ 实 时检测 ， 动态地 监测 生物 （） 能
收 稿 日期 ： ２ ０ － ０ — １ ０８ ３ ０
作 者 简 介 ： 琚 黎 华 （ ９３ ） 女 ， 西 河 池 市 人 ， 西 机 电 工 程 学 校 讲 师 ， 要从 事 化 学 教 学 与 研 究 。 １６～ ， 广 广 主
表面等离子共振技术SPR综述
表面等离子共振技术（surface plasmon resonance technology, SPR）综述作者：刘闯等来源：北京大学单分子与纳米生物学实验室摘要：SPR技术作为检测，分析生物分子相互作用的有效工具，有些国家已经生产出成熟的商业化的SPR传感系统。
对SPR生物传感器的工作原理，应用领域，最新进展作出阐述，并对其在生物分子检测领域的应用和研究发展前景进行了讨论。
引言：表面等离子共振技术（surface plasmon resonance technology, SPR）是20世纪90年代发展起来的一种生物分子检测技术，是基于SPR检测生物传感芯片（biosensor chip）上配位体与分析物作用的一种前沿技术，在20世纪初，Wood观测到连续光谱的偏振光照射金属光栅时出现了反常的衍射现象，并且对这种现象进行了公开描述。
1941年，Fano用金属与空气界面的表面电磁波激发模型对这一现象给出了解释。
1957年，Ritchie发现，当电子穿过金属薄片时存在数量消失峰。
他将这种消失峰称之为“能量降低的”等离子模式，并指出了这种模式和薄膜边界的关系，第一次提出了用于描述金属内部电子密度纵向波动的“金属等离子体”的概念。
2年后，Powell和Swan用实验证实了Ritche的理论。
随后，Stem和Farrell 给出了这种等离子体模式的共振条件，并将其称为“表面等离子共振技术（surface plasmon resonance , SPR）”。
1968年，Otto和Kretschmann等人研究了金属和介质界面用光学方式激发SPR的问题。
并分别设计了两种棱镜耦合方式。
此后， SPR技术获得了长足的发展。
1990年，国际上第一台商业生产的生物传感器在瑞典的Biocore公司诞生。
实践证明，SPR传感器与传统检测手段比较，具有无需对样品进行标记，实时监测，灵敏度高等突出优点。
所以，在医学诊断，生物监测，生物技术，药品研制和食品安全检测等领域有广阔的应用前景。
农产品安全检测中SPR生物传感技术应用探讨
农产品安全检测中SPR生物传感技术应用探讨发布时间：2022-08-04T03:47:52.690Z 来源：《科学与技术》2022年第3月6期作者：黄海[导读] 农产品安全关乎人民群众的生活质量和身体健康安全，始终是社会大众关注的重点问题之一黄海广西壮族自治区产品质量检验研究院高级工程师摘要农产品安全关乎人民群众的生活质量和身体健康安全，始终是社会大众关注的重点问题之一，因此在农产品安全检测过程中应用SPR生物传感技术显得极为重要，能够有效地提升检测效率和精准度。
关键词农产品; 安全检测; SPR生物传感技术一SPR生物传感技术应用概述 SPR生物传感技术即表面等离子体共振生物传感技术，该技术应用在食品和农产品快速检测方面的设备主要是由棱镜、光源、AU膜以及生物分子识别膜等部分构成。
检测时，入射光以一定的角度入射到棱镜中来，在棱镜与金属膜的界面发生反射以及折射，当入射角θ大于临界角θc的时候，光线就会被全部反射，当入射光的波向量与金属膜表面的等离子波（SPW）的波向量匹配时，光线就耦合进入金属膜，引起金属膜内的自由电子产生共振，即表面等离子体共振（SPR）。
SPR生物传感器具有高度的敏感性，并且能够自主完成信号检测工作，具体的处理流程为：被检测样品表面的生物分子之间会形成相互作用导致表面等离子体共振生物传感器出现折射率的变化，折射率所产生的变化会被传感器的AU膜表面捕捉，并且与样品表面所反射的光强度进行对比，内置的光电探测器能够对单个光电信号的变化状况进行持续地监测记录，以此来对被检测样品的浓度进行准确地分析。
二农产品安全检测中SPR生物传感技术的应用（一）农产品中农药残留的检测农药在现如今的农业生产中应用范围十分广泛，通过使用农药能够有效地降低农作物的病虫害出现的概率，对于农作物产量的提升具有不可替代的功能。
但长时间的使用农药，不仅会对土壤、水体等周边自然生态环境造成不可弥补的污染，农药残留物也会通过农产品影响到人们的身体健康[3]。
SPR传感器的原理与应用
SPR传感器的原理与应用SPR传感器（Surface Plasmon Resonance Sensor）是一种基于表面等离激元共振原理的光传感器。
它可以用来检测液体或气体中的化学和生物分子，广泛应用于生命科学、化学分析、环境监测和生物医学等领域。
本文将详细介绍SPR传感器的原理及其应用。
SPR传感器的原理基于表面等离激元共振现象。
在光学器件的表面上特定的金属薄膜（通常是金或银）上，光线通过一束激光照射，而这束激光与金属薄膜界面层上固定的分子或离子发生相互作用。
当光束垂直照射金属薄膜表面时，经过反射和折射后的光束最后重新出射，形成一个探测器可以捕捉到的光强信号。
当目标分子吸附到金属薄膜表面时，会改变金属薄膜上的折射率，从而改变光的传播速度和反射角度。
这就导致了光束与金属薄膜界面层发生了相互作用。
在特定波长处，当光束与表面等离激元耦合时，会发生共振现象，这个特定的波长称为共振波长。
共振触发了大量的能量损失，使得探测器捕捉到的光强信号最弱。
SPR传感器通过记录光源在不同波长下的反射光强信号，可以测量共振波长的变化。
根据共振波长的变化，可以推断分析物的浓度，相互作用强度和折射率等信息。
通常使用激光、光纤和光电探测器等器件形成一个完整的SPR传感器系统。
传感器的灵敏度和稳定性取决于金属薄膜和样品接触的质量。
SPR传感器具有很多优点，使其广泛应用于多个领域。
首先，它是一种实时、无需标记物的检测技术，可以避免标记分子对分析物本身产生的影响。
其次，SPR传感器灵敏度高，可以实现低至纳摩尔乃至皮摩尔的浓度检测。
另外，SPR传感器灵活性大，可以应用于多种液相、气相以及生物样本的检测。
此外，SPR传感器响应快速、操作简单，可实现连续监测和实时检测。
SPR传感器在生命科学研究中得到了广泛的应用。
例如，可以用于检测蛋白质、DNA和RNA等生物分子的结合反应，用于研究分子间的相互作用和动力学行为。
此外，SPR传感器还可以用于细胞表面分子的识别和细胞-细胞相互作用等研究领域。
表面等离子共振(SPR)在生物表面化学及分子间作用研究
第21卷第3期Vo1．21一NO．3百色学院学报JOURNAL OF BAISE UNIVERSITY2008年6月Jun．2008生物表面化学及分子间相互作用研究表面等离子体激元共振(SPR)在生物表面化学中的应用琚黎华(广西机电工程学校，广西南宁 530001)摘 要： SPR检测是一种光学技术，在生物表面化学及研究生物分子相互作用方面得到广泛应用。
文章主要综述SPR对分子相互作用的研究现状，阐述与评价SPR在生物化学中的应用，并对其应用前景进行分析。
关键词： 表面等离子体激元共振；生物分子相互作用；生物传感器；生物化学分类号： Q632 文献标识码： A 文章编号：1673—8233(2008)03-0074-05生物分子之间的相互作用是生命现象发生的基础，一切生命过程都是生物分子之间或生物分子和其它物质分子之间进行接触，相互作用，发生物理和化学变化所引起的[1]。
因此，研究生物分子之间的相互作用可以阐明生物反应的机理，揭示生命现象的本质。
生物表面化学就是利用一些表面分析仪器或方法，从检测生物分子表面物理、化学特性出发，进而研究生物分子之间相互作用的一个新的研究领域。
目前，用来研究生物表面化学的仪器方法有很多，但其中能够实时原位动态地检测生物分子之问相互作用的方法为数很少。
表面等离子共振技术(Sur face Plasmon Resonance，SPR)由瑞典科学家lied—berg于1983年首次用于IgG抗体与其抗原相互作用的测定口]，随后，该技术被引入生物传感器领域并 迅速渗透到基础生命科学研究中。
SPR的优点在于能够实时检测生物分子结合反应的全过程，不需要对分子进行标记等。
其发展非常迅速，已经成为一种成熟的检测生物分子间相互作用的方法。
1 表面等离子体激源共振的原理及特点表面等离子体激源共振(SPR)是一种物理光学现象，表面等离子体(SP)是沿着金属和电介质之间界面传播的电磁波形成的。
SPR生物传感器
S P R生物传感器-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANSPR生物传感器1 SPR生物传感器的工作原理SPR是一种物理光学现象，是由入射光的电磁波和金属导体表面的自由电子形成的电荷密度波相互作用产生的。
这种沿着金属导体(金、银)表面传播的电荷密度波是一种电磁波，被称为表面等离子体波(Surface Plasmon Wave，SPW)。
它是一种消逝波，在金属内部的分布是随着与表面垂直距离的增大而呈指数衰减的。
当平行表面的偏振光以一定角度照在界面上发生衰减全反射时，入射光被耦合人表面等离子体内，光能大量被吸收，在这个角度由于表面等离子体谐振将引起界面反射率显着减少。
SPR对附着在金属表面的电介质的折射率非常敏感，而折射率是所有材料的固有特征。
因此，任何附着在金属表面上的电介质均可被检测，不同电介质其表面等离子角不同。
而同一种电解质，其附着在金属表面的量不同，则SPR响应强度不同。
基于这种原理，将一种具有特异识别属性的分子(配体)固定在传感芯片表面金属膜上含分析物的样品(受体)以恒定的速度通过传感芯片，与该配体之间发生相互作用，引起金属膜表面溶液的光学参数(如折射率)发生变化，SPR光学信号也随之改变。
记录和处理这些信号可将整个反应显示出来。
基于这种原理的检测仪器被称为SPR生物传感器(SPR Biosensor)。
根据耦合方式的不同，SPR传感器在结构上可分为棱镜耦合式SPR传感器，集成光波导耦合式SPR传感器，光纤式SPR 传感器和光栅耦合式SPR传感器。
根据测量方式，则可分为：(1)角度指示型，固定入射光波长，观测反射光归一化强度达到最小时的入射角；(2)波长指示型，固定入射光的入射角，测量反射光归一化强度达到最小时的波长(3)光强指示型，固定入射光的入射角和波长，测量反射光的归一化光强；(4)相位指示型，固定入射光的角度和波长，测量入射光和反射光的相位差。
表面等离子体共振技术在传感器研发中的应用案例
表面等离子体共振技术在传感器研发中的应用案例近年来，随着科技的不断进步，表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）技术在传感器研发领域中得到了广泛的应用。
SPR技术通过测量金属表面上的等离子体共振现象，实现了对物质的高灵敏度检测和分析。
本文将介绍SPR技术在生物传感器、化学传感器以及环境传感器等领域中的应用案例。
一、生物传感器领域的应用案例SPR技术在生物传感器领域中具有广泛的应用前景。
例如，在医学领域，研究人员利用SPR技术开发了一种新型的血糖传感器。
该传感器通过检测血液中的葡萄糖浓度，实现了对糖尿病患者的实时监测。
与传统的血糖仪相比，SPR传感器具有快速、无创、高灵敏度等优点，大大提高了糖尿病患者的生活质量。
此外，SPR技术还被应用于生物分子相互作用的研究中。
研究人员利用SPR传感器，可以实时监测生物分子之间的相互作用过程，如蛋白质与抗体的结合、药物与受体的相互作用等。
这为药物研发、疾病诊断等领域提供了重要的实验手段。
二、化学传感器领域的应用案例除了生物传感器领域，SPR技术在化学传感器的研发中也发挥了重要作用。
例如，研究人员利用SPR传感器开发了一种高灵敏度的气体传感器。
该传感器通过测量气体分子与金属表面之间的相互作用，实现了对气体浓度的准确检测。
与传统的气体传感器相比，SPR传感器具有灵敏度高、响应速度快等优点，可以应用于空气质量监测、工业生产等领域。
此外，SPR技术还被应用于环境污染监测中。
研究人员利用SPR传感器，可以实时监测水体中的有害物质浓度，如重金属离子、农药残留等。
这为环境保护和水质安全提供了重要的技术支持。
三、结论综上所述，表面等离子体共振技术在传感器研发中具有广泛的应用前景。
不仅在生物传感器领域，SPR技术可以实现对生物分子相互作用的实时监测，还在化学传感器和环境传感器领域发挥了重要作用。
随着技术的不断进步，相信SPR技术将会在更多领域中得到应用，为科学研究和生活带来更多的便利和创新。
分子印迹SPR传感器介绍
分子印迹SPR传感器一分子印迹SPR传感器组员信息二分子印迹SPR传感器基本定义及简介定义以分子印迹技术和SPR技术联用而研制出的传感器（Molecular imprinting SPRsensor）该类传感器目前的实际应用较少，多数处于理论和实验室阶段。
其更多的功能和应用还有待开发。
三分子印迹SPR传感器的工作原理1 .SPR技术定义表面等离子体共振技术(简称“SPR”, Surface Plasmon Resonance)是利用了金属薄膜的光学耦合产生的一种物理光学现象。
历史（略）早在1902年，Wood(Wood R W,1902)就在光学实验中发现了表面等离子体波共振现象。
但是直到1982年，Liedberg等(Nylander C et al., 1982; Lieberg B et al., 1983)才首次将表面等离子体共振技术应用于化学传感器研究领域，随后SPR作为一种新兴的传感技术，逐渐成为国际传感器研究的热点。
实践证明，SPR传感器与传统检测手段相比较，具有无需对样品标记、实时监测、灵敏度高等突出优点。
所以，在医学诊断、生物监测、生物技术、药品研制和食品安全检测等领域具有广阔的应用前景。
介绍表面等离子体共振原理当一束ｐ-偏振光在一定的角度范围内入射到棱镜中，在棱镜与金属(Au 或Ag)的界面将发生反射和折射。
当入射角大于临界角时，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，光线既被耦合进入金属膜，引起电子发生共振，即表面等离子体共振。
金属膜表面电子吸收入射光子能量使反射光的能量最小，这种最小化发生时的入射角度称为“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。
应用机理因此，可通过监测SPR角的变化研究生物分子的相互作用。
浅谈SPR生物传感器PPT课件
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表面等离子共振的形成
入射光从一种介质入射另一种介质时，入射角度大于全反 射 临 界 角 时 ， 在 两 种 介 质 交 界 面 发 生 全 反 射 (Total Intemal Reflected，TIR)，入射光全部被反射，在第二种介质中产生消逝 波。如果第二种介质是金属薄膜，则全反射时消逝波的横磁波与 金属表面的自由电子相互作用，激发 SPW（纵波）。当入射光 的沿着光疏光密介质交界面方向的波矢分量跟 SPW 的波矢相同 时，消逝波跟 SPW 将产生强烈耦合，此时入射光能量大部分被 吸收（光的能量转移到表面等离子体和金属损耗层），从而使全 反射时的反射光能量下降达到一个极小值，在反射光谱上出现共 振峰。也即是激发了表面等离子体共振 SPR。
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检测方式の强度调制
探测光为单色（激光），入射光波长单一，入射光的角度固定。 调节入射光的光强，分析反射光谱中共振峰的变化，得到反射光光强与 待测介质的浓度或者待测介质折射率的变化之间的关系 。当入射角小于 共振角时，反射光光强随待测介质折射率的增大而增大。
强度调制模式的 SPR装置结构简单，成本低，但是容易受到干 扰。
表面等离子共振（SPR）
表 面 等 离 子 共 振 （ Surface Plasmon Resonance）是一种物理现象，当入射光以临界 角入射到两种不同折射率的介质界面（比如玻璃 表面的金或银镀层）时，可引起金属自由电子的 共振，由于共振致使电子吸收了光能量，从而使 反射光在一定角度内大大减弱。
表面等离子共振传感器的原理及应用研究
表面等离子共振传感器的原理及应用研究表面等离子共振传感器（Surface Plasmon Resonance Sensor, SPR）被广泛应用于生物分子相互作用分析和药物筛选，它利用表面等离子共振现象，可以实时、无损地监测分子间相互作用，其分子识别能力和灵敏度极高。
本文将介绍SPR传感器的原理及其在生物分析中的应用研究。
一、原理SPR传感器是利用金属表面的等离子体共振现象来检测分子间相互作用的一种仪器，其中最常见的金属是银和金。
金属表面的等离子体波（Surface Plasmon Wave, SPW）是一种电磁波和表面电荷密度波的耦合波，其频率与金属层和介质之间的界面上存在的局部电磁场强度有关。
当金属表面遇到与SPW频率相等的入射光时，电磁波会被吸收，使得SPW的振幅不断增强，直到达到共振点，此时金属表面吸收光的强度达到最大值。
因此，SPR传感器可以通过监测入射光的反射光强度的变化来确定分子吸附和解吸的情况。
当靶分子与生物分子结合时，生物分子会在金属层表面结合一层靶分子。
这层靶分子会引起界面的局部折射率发生改变，而金属界面的局部折射率变化会改变SPW的共振角度，从而造成反射光的强度发生变化。
通过监测反射光的变化，可以实时探测生物分子与靶分子之间的相互作用和分子间结合的强度，从而分析分子间的相互作用。
二、应用研究1.生物分析SPR传感器已被广泛应用于了解生物分子的相互作用和表面特性。
这种传感器可以用于探测分子之间的互作、识别蛋白质和核酸，并监测其结合或解离等。
最近，SPR传感器被成功应用于分析肿瘤标志物、蛋白酶和DNA结构等的相互作用，进一步推动了生物医学研究的发展。
2.药物筛选药效学研究是SPR传感器在药物筛选中的另一个重要应用。
传感器可以用于评估药物分子与受体分子之间的相互作用，确定药物的亲和力和特异性，预测药物的活性和毒性。
例如，SPR传感器可以用于评估药物对癌细胞生长的抑制率，或用于药物的设计和制造过程，优化化合物的设计，提高药效。
SPR生化分析仪及其在样品检测中的应用
SPR生化分析仪及其在样品检测中的应用符运良;林红【摘要】Surface plasmon resonance (SPR) is a phenomenon which occurs when light is reflected off thin metal films, and the intensity of reflected light is correlated with the optical wavelength of incidence, angle of incidence, and refractive index of the material on the surface of Au film. Biochemical analysis instruments based on surface plasmon resonance have been developed for characterizing and quantifying biomolecular interaction. The working principle, technical parameters and testing method of the HPSPR-6000 were discussed here. The SPR response of immobilizating sulfamethazine antign on the surface of chip was testedand the binding value between antign and antibody on the surface chip was measured.%表面等离子共振(SPR)是一种入射光照射到金属表面,导致金属表面产生等离子共振,反射光强出现衰减的现象,反射光强衰减程度与入射光波长、入射角及金属表面补测物质的折射率有关.根据这原理研制的SPR生化分析仪,在检测、分析分子间的相互作用等方面有着广泛的应用.针对HPSPR-6000生化分析仪的工作原理、技术参数、检测方法进行了详细的介绍,在芯片表面生长磺胺二甲嘧啶-BSA,并检测生长过程的响应信号,同时还对磺胺二甲嘧啶抗原与抗体在芯片表面的结合响应信号进行了检测.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2013(035)001【总页数】5页(P30-33,43)【关键词】表面等离子共振;SPR生化分析仪;检测【作者】符运良;林红【作者单位】海南师范大学物理与电子工程学院,海南海口571158【正文语种】中文【中图分类】TS207.53引言基于表面等离子共振（surface plasmon resonance，SPR）原理的生物传感技术是一种先进的光学生物化学检测技术，近几年来，该生物化学传感检测技术在监测生物分子之间的结合反应方面有着广泛的应用［1］，该传感检测技术与传统的生化分析方法（如液相色谱等）相比，具有检测时间少、检测样品无需任何标记、检测结果准确、检测灵敏度高等优点，并且还能够实现在线、实时连续检测。
表面等离子激元传感器在生物分析中的应用
表面等离子激元传感器在生物分析中的应用近年来，表面等离子激元传感器(SPR)作为一种高灵敏度、实时监测生物分子交互作用的技术逐渐在生物领域中得到广泛应用。
其主要应用领域包括生命科学、医学、环境监测等。
本文将从原理、制备、应用及未来发展方向等方面来探讨SPR在生物分析中的应用。
一、SPR原理表面等离子激元传感器是利用金属薄膜表面以全反射方式传播的等离子激元共振现象，对金属表面生物分子吸附引起的局部折射率变化进行实时监测的一种无标记、无杂质的方法。
当激光束照射金属薄膜表面时，当折射率能与入射光k_0成立时，金属表面上将激发出一对等离子体波，这对等离子体波在金属表面向外传播形成一个场，这个场的存在可以感应出环境中折射率变化的微小量。
当生物分子与金属表面发生相互作用时，该微小量折射率的变化将产生共振平移，因而SPR可以实时监测到生物分子的吸附过程及吸附程度。
二、SPR制备SPR的制备主要包括以下几个步骤：金属薄膜的制备、传感芯片的准备、传感芯片的修饰及生物分子的固定。
1. 金属薄膜的制备通常采用的金属材料有银、金、铜等，其中银是最为常用的金属材料。
其制备方法包括真空蒸镀、热蒸发和光刻等方法。
2. 传感芯片的准备传感芯片材料一般采用玻璃或石英晶体。
表面经过处理后形成一均匀透明的薄膜。
这个薄膜是固定金属薄膜的基础。
3. 传感芯片的修饰通常通过改变传感芯片表面的化学性质来修饰传感芯片，以增加生物分子的吸附和固定。
化学修饰的方法包括自组装单分子膜、共价偶联和静电吸附等。
4. 生物分子的固定将生物分子吸附到修饰后的传感芯片表面，通过其中位于生物分子中的官能团与传感芯片表面的官能团间相互反应，实现了生物分子在传感芯片上的固定。
三、SPR应用1. 生命科学在生命科学方面，SPR可以实时监测和研究抗体与抗原的相互作用过程，为抗体研发和筛选提供有力的手段。
此外，也可以用于细胞膜受体和配体的相互作用研究和微生物的检测。
2. 医学领域在医学领域中，SPR可以用于制药及临床药物研发。
SPR生物传感器的应用现状与发展趋势
2011年第30卷第4期传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies ）檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸殠殠殠殠综述与评论SPR 生物传感器的应用现状与发展趋势*王佳，周健（华南理工大学化学与化工学院绿色化学产品技术广东省重点实验室，广东广州510640）摘要：表面等离子体共振（SPR ）生物传感器是一种基于物理光学原理的新型生化分析系统。
与传统的超速离心、荧光法相比，具有实时检测、无需标记、耗样量少等特点。
介绍了SPR 生物传感器的基本原理，着重介绍了SPR 生物传感器在生命科学，药物残留，疾病诊断以及食品检测中的应用，并对其发展趋势进行了展望。
关键词：表面等离子体共振；生物传感器；发展趋势中图分类号：TP 212文献标识码：A文章编号：1000—9787（2011）04—0001—04Status in quo of application and developmenttrend of SPR biosensors *WANG Jia ，ZHOU Jian（School of Chemistry and Chemical Engineering ，Key Laboratory for Green Chemical Product Technologyof Guangdong Province ，South China University of Technology ，Guangzhou 510640，China ）Abstract ：The surface plasmon resonance （SPR ）biosensor is a new bio-chemical analysis system based on the principle of physio-optics．Compared with conventional methods such as ultracentrifugation and fluorescence ，it has many advantages such as real-time detection ，label-free ，minimal sample consumption and so on．The basic principle of SPR biosensor is summarized ，especially the application of SPR biosensor in the field of life science ，drug residue detection ，disease diagnosis and food examination were described ，and the development trend is prospected．Key words ：surface plasmon resonance （SPR ）；biosensor ；development trend引言SPR 生物传感器是20世纪80年代出现的一种基于物理光学原理的新型生化分析系统，是生物传感器中起步较晚的一种。
应用spr原理的仪器
应用SPR原理的仪器仪器简介SPR（Surface Plasmon Resonance）是一种基于光学原理的实时、无标记的生物分子相互作用分析技术。
通过测量物质在金属表面的折射率变化，可以实现对生物分子的浓度、相互作用强度和动力学参数等进行准确分析。
仪器原理SPR仪器采用共振角测量原理，通过激发金属表面上的表面等离子体共振（SPR）而实现对生物分子相互作用的实时监测。
当样品中的分子与固定于金属表面的配体分子相互结合时，会导致金属表面的折射率发生变化，从而导致共振角发生位移。
通过测量共振角位移的大小，可以获得生物分子的浓度以及相互作用强度等信息。
仪器特点•实时监测: SPR仪器可以实时监测生物分子的结合和解离过程，可以获得实时的动力学数据，对于研究生物分子的相互作用具有重要意义。
•无需标记: SPR仪器不需要对样品进行任何标记，避免了标记物对样品性质的干扰，保证了测量的准确性和可靠性。
•灵敏度高: SPR仪器的灵敏度非常高，可以检测到pM级别的浓度变化，从而实现对微量生物分子的分析和检测。
仪器应用SPR仪器广泛应用于生命科学、药物研发和生物传感器等领域，具有以下应用特点：蛋白质-蛋白质相互作用研究•SPR仪器可以用于研究蛋白质与蛋白质之间的相互作用，包括蛋白质的结合亲和力、结合常数等参数的测定。
通过分析蛋白质的相互作用，可以揭示生物分子的功能机制，为药物研发提供重要参考。
药物筛选与评价•SPR仪器可以用于药物的筛选和评价。
通过测量药物与靶蛋白的结合亲和力和结合动力学参数，可以评估药物与靶蛋白的相互作用情况，为药物的研发和优化提供依据。
免疫传感器研究•SPR仪器可以用于生物传感器的研究和开发。
通过在金属表面固定特定的抗体或寡核苷酸等分子，可以实现对特定生物分子的高灵敏度检测。
这一技术在生物诊断、环境监测和食品安全等领域具有广阔的应用前景。
仪器发展趋势SPR仪器作为一种重要的生物分析仪器，不断发展和创新，有以下几个发展趋势：多通道技术•多通道技术可以实现同一仪器同时进行多个样品的监测，提高了分析效率和通量。
SPR传感器在食品微生物检测中的应用
ＳＰＲ传感器在食品微生物检测中的应用刘 霞，李宗军*(湖南农业大学食品科学技术学院，食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128)摘 要：表面等离子体子共振 (SPR)是一种新兴的现代分析技术，它不仅可以实时监测分子间相互作用，还可以准确、灵敏、快速、简便的检测出各种生化指标。
利用SPR 检测食品中的微生物是近年来兴起的一个热门课题。
本文简单介绍了SPR 的基本原理，综述了SPR 在食品微生物中应用的研究进展。
关键词：表面等离子体子共振；生物传感器；食品中微生物；检测Application of SPR Biosensor in the Detection of Food Microorganisms ：A ReviewLIU Xia ，LI Zong-jun*(Key Laboratory of Food Science and Biotechnology of Hunan Province, College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract ：Surface plasma resonance (SPR) is one of modern analytical techniques and can be used for monitoring inter-molecular interaction in real time. In addition, it can also be applied to detect biochemical parameters in an accurate, fast and convenient manner. Moreover, the detection of food microorganisms using SPR has been attracted extensive attentions in recent years.Current progresses in the detection of food microorganisms through SPR technique has been reviewed in this paper.Key words ：surface plasma resonance ；biosensor ；food microorganism ；detection中图分类号：Q93-332 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)09-0301-05收稿日期：2009-07-30基金项目：国家“863”计划重点项目(2008AA10081)；湖南农业大学引进人才基金项目(08YJ07)作者简介：刘霞(1976—)，女，副教授，博士，研究方向为食品分析、食品生物技术。
spr分子互作
spr分子互作Spr子互作是一种技术，它可以用于识别和定位特定分子之间的相互作用。
该技术可在生物医学研究中起到重要作用，也可以用于药物开发和疾病诊断。
Spr子互作是源自非结构氨基酸序列的生物学分子之间的相互作用的测定。
由于分子之间存在一种结构性的相互作用，若未能有效阻止该相互作用，则可能导致其他分子功能的破坏或抑制。
Spr子互作技术可以用来测定生物学分子之间的结合可能性，以及这些分子之间存在的弱相互作用。
Spr子互作技术由Surface Plasmon Resonance（SPR）仪器检测在活细胞表面上发生的反应，以确定分子之间的结合情况。
SPR 仪器通过量化细胞表面的变化，可以检测出分子的结合情况。
此外，SPR 仪器也可以用于识别蛋白质之间的结合，以及细胞底物之间的互作关系。
在Spr子互作技术中，研究者可以采用阳性和阴性的控制，以显示分子之间的互作情况和可能的结合状态。
此外，它还可以利用蛋白质-蛋白质互作和细胞底物互作，以揭示细胞之间的相互作用。
Spr子互作技术与其他技术相比，有利于更精确地确定分子之间的相互作用，尤其是对于系统复杂、体积紧凑的分子而言。
由于Spr 子互作技术的灵敏度较高，因此它可以在探索分子的结构和功能时，提供更加精确的信息。
此外，Spr子互作技术还可以用于研究特定病症或疾病，以及药物开发和研究。
有许多实验都通过Spr子互作技术以及其他技术，以探索疾病发展并设计新药物。
Spr子互作技术也可以用于研究蛋白质结构及其相互作用，以及研究调控蛋白质之间的相互作用。
有许多科学家认为，Spr子互作技术可以用于深入揭示分子间的功能机制，以及疾病的发生和发展机制。
总之，Spr子互作技术在生物医学研究中扮演着重要角色。
由于它的灵敏度和精确性，它可以用于探索生物学分子之间的相互作用，以及疾病发生和发展的原因以及新药物的开发。
它可以用于探究分子的结构和功能，以及调控蛋白质之间的相互作用，增强我们对生物系统的理解，并有助于改善和开发新的药物。
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chip)上配位体与分析物作用的一种新技术
内容
• 概述 • 原理 • 研究相互作用的一般过程及应用 • 发展前景
表面等离子共振（SPR）传感器
• 光学传感器 • 瑞典科学家Liedberg 等于80 年代首次将SPR传感器技术运用于IgG抗 体与其抗原相互作用的测定 • 1990 年,瑞典的Biacore AB 公司开发出世界上第一台商业化的SPR 生 物传感器BiacoreTM,随后不断有专业化的商用SPR 生物传感器平台 • 广泛应用于从蛋白、寡核苷酸、寡糖、脂类到小分子、噬菌体、病毒 颗粒、细胞等各种生物体系。 • 从根本上改变了生物分子识别科学,成为生命科学和制药研究上的标准 工具
生物分子相互作用研究 的重要工具-SPR Sensor
表面等离子共振技术 (Surface Plasmon Resonance, SPR)
表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance technology， SPR)是20世纪90年代发展起来的，应用 SPR原理检测生物传感芯片(biosensor
蛋白间相互作用方面的研究
利用ＢＩＡ-ＭＳ可以筛选和鉴定感兴趣 的蛋白及与 结合的对象,这是ＢＩＡ-ＭＳ 的一个主要应用领域。例如采用ＢＩＡ与 基因标签技术进行蛋白质的鉴定。实验将 表达标签基因融合入未知基因中,通过标签 基因的表达来检测痕量表达的靶蛋白。靶 蛋白的分子量由ＭＡＬＤＩ-ＴＯＦ在传感 器芯片表面直接测定,并经序列资料库的搜 寻核实、鉴定
酶促反应检测
免疫学领域
乙肝表面抗原测定
HBsAg样品的SPR 光谱图
不同浓度的HBsAg溶液的响应曲线
免疫传感的放大检测
当入射波以某一角度或某一波长入射， 近场波矢K和SPW的波矢相等，发生谐振， 入射光能量耦合到SPW的波，反射光强度 出现一个凹陷。此时的入射光角度称为 SPR角。SPR角随金表面折射率的变化而 变化，而折射率的变化又与金表面结合的 分子质量成正比。
在表面等离子共振仪中，最核心的结构是芯 片，芯片的结构见图。在玻璃表面附有一层 金箔，一种待检分子（ligand）连在金箔上， 入射光在金和玻璃表面发生全反射，并产生 SPR，这时的入射角为I。当有另一种分子 （analyte）与ligand相互作用时，使金箔 的折射率发生变化，这时以原来的入射角 （I）入射就不能发生SPR，而以入射角 （II）入射才能发生SPR。用楔形的入射光 入射保证了入射角在一定范围能，并能实时 检测
ＢＩＡ-ＭＳ分为两步: 第一步,ＳＰＲ检测自身环境中的生物分子; 第二步,ＭＡＬＤＩ-ＴＯＦ-ＭＳ鉴定结合 在ＳＰＲ传感器表面的分析物。这种方法 综合了ＳＰＲ-ＢＩＡ和ＭＡＬＤＩ-ＴＯＦ -ＭＳ两种技术的优势,实现了定量与定性的 结合
ＢＩＡ-ＭＳ在研究蛋白质复合物组分 间相互作用的动力学参数、利用结合位点 结构的研究筛选功能性的突变、通过依次 结合事件的分析揭示重要的生理分子级联 反应机制、研究任何蛋白质间的相互作用 等方面具有广泛的用途,是蛋白质组学中研 究的有力工具
共 振!
一、表面等离子共振技术的原理
全内反射是一种普遍存在的光学现象。 一束平面光波从介质1表面进入到介质2中。入射 光在介质1表面上一部分发生反射，另一部分则透 射进介质2。 入射角和透射角之间满足关系式： n1sinθ1=n2sinθ2 (n1:介质1的折射率，n2:介质2的折射率) 当入射角增大，增大到临界角θc 时,这时的透射 角为90°；当入射角继续增大到大于临界角时， 光不再透射进介质2，也就是发生了全反射。
分子生物学领域
•DNA复制
•转录调控
•蛋白质间相互作用
•核酸之间、核酸与蛋白质间的相互作用
•酶促反应检测
•生物小分子检测
SPR技术在蛋白质组学中的作用
生物分子相互作用分析质谱质谱(ＢＩＡ-Ｍ Ｓ)是ＳＰＲ-ＢＩＡ技术与传统的蛋白鉴定 技术ＭＡＬＤＩ-ＴＯＦ-ＭＳ(基质辅助的 激光解吸离子化时间飞行质谱)有机结合形 成的一种新的研究手段
配体（生物分子）与表面基质的偶联方法
配体与传感芯片的偶联方法
（1）氨基偶联法
（2）配体巯基偶连
（3）醛基偶连法
几种芯片
CM5传感芯片
CM4传感芯片
CM3传感芯片
SA传感芯片
NTA传感芯片
L1传感芯片
生物学应用
分子生物学领域 免疫学领域 微生物领域 药物领域 食品工业领域 临床医学领域分子生物学领域微生物领域免 疫学领域
等离子体
等离子体通常是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，内部不形成空间电 荷。金属可以看成等离子体,由于电磁振荡 形成等离子波
光以大于临界角入射在光疏介质和光 密介质表面时，会形成衰逝波进入到光疏 介质中，而在介质（假设为金属介质）中 又存在一定的本征等离子波。当物质的本 征波遇到外界波的时候可能会发生什么？
Surface plasmon resonance (SPR)
The underlying physical principles of SPR are complex . Fortunately, an adequate working knowledge of the technique does not require a detailed theoretical understanding. It suffices to know that SPR-based instruments use an optical method to measure the refractive index near (within ~300 nm) a sensor surface.
共振角
当入射光波长固定时， 反射光强度是入射角的 函数，其中反射光强度 最低时所对应的入射角 称为共振角
SPR检测原理
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谱（共振角的变化vs时间）能够反映与金属膜表面接触 的体系的变化。
SPR响应
Science 2002, 295:2103-2105
SPR仪的结构示意图及工作原理
1 2 3 4
Biacore3000的工作单元 温度控制 LED状态指示器 SPR仪的传感芯片（sensor chip）
SPR生物传感器的基本结构
1. 光波导耦合器件 2. Sensor chip 金属膜 分子敏感膜
Biacore3000的液体流路简图
光波导耦合器件
Krestschmann 棱镜型
金属膜 分子敏感膜
金属膜
反射率高 化学稳定性好
Au 膜和Ag 膜是SPR 中最常用的两种金属薄膜
膜的厚度：50-100nm
分子敏感膜
成膜方法： 1. 金属膜直接吸附法 2. 共价连接法（生物素-亲和素、葡聚糖凝胶、水 凝胶、高分子膜、多肽等） 3. 单分子复合膜法 4. 分子印膜技术
snell定律可知： θ2=90° θc=sin-1(n2/n1) 当n2<n1时，全反射就可能发生。从几何 光学的角度来看，当光发生全反射时，光 会在介质1界面上完全反射而不进入介质2 中。实际上，由于波动效应，有一部分光 的能量会穿过界面渗透到介质2中，平行于 界面传播。这部分光场就是所谓的隐失波
蛋白结构与功能关系的分析
ＢＩＡ在实时检测分子间相互作用时 可提供动力学信息。同一蛋白质中不同氨 基酸残基与其他分子相互作用时的动力学 改变不同,因此可推测出该蛋白内部存在的 不同功能基团、蛋白在翻译后发生的不同 修饰。
将脂蛋白B100固定于传感器芯片上， 依次注入不同的单克隆抗体，由于不同的 抗体与脂蛋白B100相互作用的能力不同， 所以可以精确鉴定脂蛋白B100上的不同结 构域。其余的用途可以筛选蛋白的遗传多 态性，检测人类遗传突变，并且可以区别 正常和突变的靶DNA
Biacore SPR sensor chips
• Chip name Dextran Modification Application • CM5 100 nm 100% carboxylation general • CM4 / B1 100 nm 30% carboxylation cell extracts / serum and membranes • CM3 / F1 30 nm 100% carboxylation cell extracts / serum and membranes • C1 none 100% carboxylation phage binding • NTA 100 nm NTA capturing poly HIS-groups • HPA none hydrophobic lipid capturing • L1 100 nm lipophilic substancesbilayers to mimic membranes • SA 100 nm streptavidin capturing of biotin • AU / J1 none none user defined surface chemistry • SIA none none surface interaction analysis in material science
生物分子作为分析物可与传感芯片上固 相化的特定的配位体进行生物特异性相互作 用，例如传感芯片SA结合生物素化的配位 体可与肽类、蛋白质类及DNA等分析物结 合。传感芯片NTA通过金属络合捕获配位 体可与组氨酸标记蛋白质类分析物结合。传 感芯片HPA的疏水性表面涂以规定使用的 脂质体类，造成亲水性表面与分析物结合
这表示沿X轴方向传播而振幅衰减的一个波， 这就是衰逝波。衰逝波最后仍返回第一介 质，总的来说光的能量没有进第二介质。
一般情况下隐失波在折射率小的介质中传播一段距 离，再回到折射率大的介质，使光的全部能量都 回到第一介质中。如果隐失波的频率与金属表面 振荡的自由电子（即等离子）频率一致，则金属 表面的等离子就吸收光能发生共振（surface plasmon resonance，SPR），使反射光强度 减弱，这时的入射角为共振角（SPR角）。糖蛋 白和脂蛋白引起的特异性折射率增高较其他蛋白 低。而核酸引起的特异性折射率增高比蛋白质稍 高。