技术背景
随着科学技术的发展，目前研究分子间相互作用的方法非常多。如基于生物化学、微生物学及分子生物学的经典研究方法：化学交联法、免疫共沉淀、噬菌体展示系统、酵母双杂交、融合蛋白亲和色谱法、蛋白质片段互补分析、串联亲和纯化法等；基于生物物理学的研究方法：表面等离子共振（SPR）、荧光共振能量转移（FRET）、荧光偏振（FP）、原子作用力显微等；以及高通量的蛋白芯片技术和其他新兴技术。研究者可根据不同的研究目的来选择不同的研究方法和检测手段。
今天，小编要为大家介绍的是SPR技术。
那什么是SPR技术？
该技术又有哪些应用呢？
表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）技术的基本原理是：表面等离子体是在金属表面的自由电子被入射光激发时产生的。当光以共振角入射时，等离子体将产生共振现象。将探针或配体固定于传感器金质芯片表面，含分析物的液体流过传感片表面，金属膜上发生分子结合或分子构型变化使传感片表面折射率发生改变。通过检测共振角位移与时间的关系曲线，即可免标记检测分子间的结合以及动力学参数。
SPR检测原理示意图
SPR技术特点：
SPR技术在实验中可获得多种检测信息：
✔ 相互作用：有无结合
✔ 定量：目标分子活性含量
✔ 亲和力：两种分子结合强度
✔ 动力学：结合和解离的快慢以及复合体的稳定性
✔ 特异性：结合的特异性和选择性（可与质谱等后续分析仪联用）
✔ 协同作用：是否存在任何异构效应
✔ 相互作用模式：结合模式与不同样品是否存在对应关系
✔ 温度与热力学特征
SPR技术可检测的对象：
从小分子到活细胞都可以进行检测
因SPR技术具有免标记（可最大程度的接近真实生理状态）、可进行实时动力学检测、灵敏度高（可与放射性元素相媲美）、所需样本量少、无需对样本进行复杂处理（如纯化）等特点，近年来被广泛应用，已成为生命科学，药物开发，电化学分析，食品质量和安全检测，环境科学以及化学传感器等领域中一种强有力的分析技术。
美国生物传感仪器公司Biosensing Instrument（BI）从2004年起在NIH的资助下一直致力于开发研制新一代高灵敏度SPR仪，凭借先进的技术储备和优秀的研发团队，面向全球推出了三代高灵敏度、快速响应的SPR产品，其创新的设计和可互换式的分析模块使同一台仪器既可进行生命科学研究，又可进行电化学及气相下的分析检测。其独特的噪音和漂移消除技术以及模块式设计能获得极高的角度分辨率(<10^-5Degree)并极快速地(<0.5ms)完成数据采集。各产品系列都拥有精密的参比通道，可准确扣除背景信号，从而获得高质量的数据。
BI SPR仪支持的应用丰富，满足多种需求：
下面举几个应用栗子来说明：
利用流动注射SPR技术检测Anti-BSA与表面固定的BSA的结合和解离过程。BSA在DNA酶切过程中用于保持酶的稳定，也被广泛地作为生物分子以封闭表面活性位点。该BSA/Anti-BSA免疫复合物的形成与研究血红细胞受体位点相关。通过注入不同浓度的Anti-BSA抗体，BI软件可呈现出金纳米传感芯片的拟合信号，根据二者的结合及解离速率常数，软件计算出亲和力。
血管内皮生长因子VEGF是一种蛋白质生物标志物，缺氧条件下，细胞产生VEGF，以刺激血管的生长。某些类型的肿瘤细胞会产生异常大量的VEGF或阻断血管生成抑制剂，从而通过供应血液帮助新的肿瘤生长，一项研究报道了一种新构造的SPR生物传感器被用于实时监测VEGF的分泌。这种新颖的设计将微型细胞培养模块插入BI-SPR的流动池，SKOV-3卵巢癌细胞培养在SPR流动池室的顶部，SPR仪可对VEGF的分泌量可进行迅速实时测定[1]。
电化学或SPR技术对于各种物质的检测都是对电极表面发生的化学反应来达到的。将两种技术相结合可以从一个全新的角度去研究表面发生的反应。氧化还原反应诱导的蛋白构象变化就是典型的例子。然而多数SPR仪并不能检测快速动力学或者传感器表面非常微小的厚度变化。BI-SPR仪专为这种要求所设计，可以对表面固化的蛋白进行快速敏感的实时监测。
使用BI 的电化学SPR模块，对金电极上固定的细胞色素C的氧化态和还原态之间的电子和构象差异进行研究[2]。随着蛋白质从氧化状态转变为还原状态，其共振角减小约0.008度，引起的电化学SPR信号变化被检测。
（a）细胞色素C固定在3-巯基丙酸修饰过的纯金芯片上的循环伏安曲线。（b）同时记录的SPR角位移与化学势的变化。
BI SPR产品系列
4500
BI-4500系列提供5通道流动模式，包括电化学和气相SPR在内多种分析模块，可对固定量低和分子量小（<100Da）的分析物进行精准检测。配备BI-DirectFlowTM技术，将精确的进样和几近零扩散的传质过程结合起来用于快速动力学研究。配备精确地温度控制和自动进样器以及多种分析模块使其满足自动化操作需求。
BI-4500系列
2500
BI-2500是小型3通道流动模式SPR仪，能精确检测小分子（100Da）与蛋白质的相互作用，用于蛋白质亲和常数的测定。采用模块化设计，可根据需求灵活选配多种分析模块，进行包括生物探测芯片研发、电化学SPR、多种液相和气相传感等研究。
BI-2500系列
除了传统的SPR仪，BI公司首次将SPR技术和光学显微镜完美结合为一体，研发出SPRm200系列，开辟了研究细胞蛋白相互作用的新前沿。
SPR
m200
专门针对细胞膜蛋白和相关分子免标记检测而设计的SPRm200，不需要从细胞中提取和分离膜蛋白就能实时观察细胞结构并同时测量药物和靶点在细胞上的结合过程，还可进行药物在天然状态下和膜蛋白之间相互作用的测量。SPRm200拥有出色的灵敏度和稳定性，能够测量纳米尺度上的结合行为，可检测微小局部中任何像素上的共振角度变化并记录每一个像素上的传感曲线图，可用于研究细菌或病毒与抗菌性药物的相互作用，以及对新型药物载体纳米颗粒的研发等。
BI-SPRm200系
参考文献：
1. Liu et al. Chem.Commun.,2012,48(84):10389-10391
2. Boussaad S.et al,Anal Chem,2000,72:222
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