国际检验医学杂志２０１５年３月第３６卷第５期Ｉｍ Ｊ Ｉ Ｍｅｄ，Ｍａｒｃｈ ２０１５，Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．５ ・综 述・ 表面等离子共振技术在抗原抗体相互作用中的研究 ・ ６７１ ・ 王佳颖 。综述，宁 勇 审校，刘 湘 （１．湖北中医药大学检验学院，湖北武汉４３００６５，２．湖北医药学院附属太和医院，湖北十堰４４２０００） 关键词：表面等离子体共振； 生物分子｝ 抗原； 抗体 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—４１３０．２０１５．０５．０４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—４１３０（２０１５）０５—０６７１—０３ 表面等离子共振（ＳＰＲ）技术是利用生物大分子间的特异 性结合进行分子识别，并通过光激励一分子识别一光输出一电输出 的途径，完成分子间相互作用的信息传递与检测 。１９０２年， ＷｏｏｄＥ 发现光波通过光栅后，光频谱发生小区域损失（“Ｗｏｏｄ 异常”）；１９７１年Ｋｒｅｔｓｃｎｎ［３ 提出Ｋｒｅｓｃｈｍａｎｎ结构，为ＳＰＲ传 感器奠定基础；１９８３年Ｌｉｅｄｂｅｒｇ等 将ＳＰＲ技术用于抗原抗 体的相互作用研究；１９９０年，Ｂｉａｃｏｒｅ公司成功研发出人类一台 ＳＰＲ生化分析仪器，使ＳＰＲ传感技术的研究获得了迅速的 发展。 ＳＰＲ技术具有诸多优点：（１）免标记，消除了标记物对待 测物结构的影响和对检测反应造成干扰的可能性。（２）实时、 连续检验。（３）样本要求低，对混浊，不透明或者有色的溶液也 可实现检测。（４）已广泛成功应用于免疫学、蛋白质组学、药物 筛选、细胞信号转导等领域。 １ 表面等离子体共振原理 当入射光以临界角入射到两种不同折射率的介质界面， ＳＰＲ反应原理如图１所示（见《国际检验医学杂志》网站主页 “论文附件”）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。其 中，使反射光在一定角度内完全消失的入射角称为ＳＰＲ角。 ＳＰＲ随表面折射率的变化而变化，而折射率的变化又和结合 在金属表面的生物相对分子质量成正比［５］。因此，可以通过获 取生物反应过程中ＳＰＲ角的动态变化，得到生物分子之间相 互作用的特异性信号。 抗原抗体相互作用的时候，将抗原或抗体偶连在传感芯片 上，将含有分析物的样品利用蠕动泵以恒定的流速通过传感芯 片表面，若发生抗原抗体的结合反应，会导致传感芯片表面分 子浓度的变化。将ＳＰＲ信号的改变以时间对信号响应 （ｍＤｅｇ）连续作图，记录反应过程。结合过程包括以下几个不 同阶段：（１）注入缓冲液，稳定基线，活化传感芯片表面的羧 基；（２）注射抗原或抗体偶连在传感芯片上，用封闭剂封闭未 活化的羧基，再注射将含有分析物用样品发生抗原抗体结合反 应；（３）注入缓冲液，进行解离反应；（４）用再生剂对传感芯片再 生，使传感芯片可以进行反复多次实验。见图２（见《国际检验 医学杂志》网站主页“论文附件”） ２抗原抗体反应相互作用中的研究 现代检验医学的发展离不开日新月异的新技术，表面等离 子共振技术在研究抗原抗体相互作用时与传统的ＥＬＩＳＡ方法 比较具有无标记，实时，连续等优点。可以，用来检测和监测多 种抗原抗体相互作用。陈泽忠等 利用表面等离子共振技术 对乙肝表面抗原进行测定，实验结果表明ＳＰＲ生物传感器 ＨＢｓＡｇ的检出限为０．０６ ｎｇ／ｍＬ，而Ｅ１ ＩＳＡ法对ＨＢｓＡｇ的检 出限通常为１ ｎｇ／ｍＬ，这说明ＳＰＲ生物传感器有较高检测灵 敏度。在相同条件下，用该ＳＰＲ生物传感器对ＨＢｓＡｇ质控 血清与纯化的ＨＢｓＡｇ溶液进行比较检测，结果表明该ＳＰＲ 生物传感器对ＨＢｓＡｇ具有好的特异选择性。Ａｌｔｉｎｔａｓ等 利 用双抗体夹心法这种传统免疫测定方法基于ｓＰＲ生物传感器 对肿瘤标志物ＣＥＡ进行检测，发现ＣＥＡ的动态检测范围是 ３～４００ ｎｇ／ｍＬ，而ＣＥＡ最低检出浓度３ ｎｇ／ｍＩ 。Ｄｕｔｒａ等 利用表面等离子共振技术用来检测心肌肌钙蛋白Ｔ（ｃＴｎＴ）， 发现ｃＴｎＴ的线性范围为０．０５～４．５ ｎｇ／ｍＩ 。这些都说明了 表面等离子共振技术在临床医学检验领域有广阔的应用前景。 而传统的直接利用ＳＰＲ生物传感器检测抗原抗体相互作用， 当抗原或是抗体浓度过低时，无法测量到很小的折射率的变 化，阻碍了其在精密检测中应用。为了，进一步提高表面等离 子共振技术灵敏度，增强稳定度，让其能广泛用于临床实际工 作，采用以下多种新方法。 ２．１表面修饰技术 随着表面等离子共振技术研究不断深 入，芯片表面修饰传统的羧甲基葡聚糖凝胶矩阵已不能满足表 面等离子共振技术的检测水平要求。为了提高抗原抗体的结 合能力，对芯片表面修饰至关重要。Ｅｎｒｉｃｏ等＿９ 在芯片表面修 饰巯基十一酸后，再包被蛋白Ａ，嗜肺军团菌的抗体用来检测 嗜肺军团菌，在检测１Ｏ。～１０ ＣＦＵ／ｍＬ嗜肺军团菌时，发现检 出最低浓度是１０。ＣＦＵ／ｍＬ，在提高检验的灵敏度的同时，与 酶联免疫吸附测定与聚合酶链式比反应缩短了检测时间。石 墨烯＿１。＿是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是 碳的二维结构，这种石墨晶体薄膜的厚度仅０．３３５ ｎｍ，是目前 世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。近年来，石墨烯及其衍生 物氧化石墨烯（Ｇ０）在生物医学领域得到了极大的应用。氧化 石墨烯表面富含羧基、环氧基、羟基等功能团，且其体表面积大 和卓越的生物相容性ｌ１ 。氧化石墨烯的芯片表面修饰开拓提 高表面等离子共振技术灵敏度的一个新的领域。Ｃｈｉｕ等『ｌ 利 用８一巯基辛酸（Ａｕ—ＭＯＡ）的包被芯片与半胱胺盐酸盐（Ａｕ— Ｃｙｓ）一ＧＯ修饰的芯片用来比较与牛血清白蛋白（ＢＳＡ）的结合 能力，发现２ ｍｇ／ｍＩ 的ＧＯ包被芯片可以结合１００ ｐｇ／ｍＬ的 ＢＳＡ，而传统的Ａｕ—ＭＯＡ（８－巯基辛酸）的包被芯片只能结合 １０ ｎｇ／ｍＩ 的ＢｓＡ。说明用ＧＯ包被后的芯片具有高灵敏度和 低检出限的优势。Ｚｈａｎｇ等＿１ 在金膜表面修饰硫化乙醇胺后 包被氧化石墨烯，利用金纳米棒和抗体连接检测转铁蛋白，发 现转铁蛋白的浓度在０．０３７ ５～４０ Ｆｇ／ｍＬ有很好的响应，浓度 为０．０３７ ５￣ｇ／ｍＬ的转铁蛋白也可以被检测出来，与使用金膜 包被检测转铁蛋白的传统方法相比，其检测灵敏度提高了３２ 倍。这种方法还具有普适性，通过改变表面修饰抗体可实现对 其他蛋白质的检测，可以更加广泛适用于临床实验室的检验 ＊ 基金项目：湖北省自然科学基金项目（２０１４ＣＦＢ２２０）。 作者简介：王佳颖，女，检验技师，主要从事临床检验研究。 通讯作者，Ｅ ｍａｉｌ：ｎｉｎｇｙｏｎｇ１２８＠１ ６３．ｔｏｍ。
２０１ ３ 月 年１１月 中国化工贸易 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｅｒｏｉｃａｌ Ｔｒａｄｅ 冒衷 券
表面等离子共振技术的研究
韩雪 陈启凡ｚ刘丹
（１．沈阳化工大学药物化学专业，辽宁沈阳 １ １ ００００ ２．辽东学院实验中心。辽宁丹东１１８０００ Ｊ
摘要：通过对表面等离子共振技术的原理研究，从而深入介绍表面等离子共振传感技术在现代生物科技和医学上的广泛应用，以及探讨未来 表面等离子共振技术的应用领域和趋势。
关键词：表面等离子共振技术生物应用 医学应用
表面等离子共振技术，英文简写ＳＰＲ。随着ＳＰＲ技术成为分析生
物化学、药物研究和食物监控领域［１－。】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盒脂膜
领域的新兴应用将使其在未来药物发现和膜生物学中扮演一个越来越 重要的角色。近几年，其发展尤为迅猛，随着ＳＰＲ仪器的不断完善和
生物分子膜构建能力的不断增强，ＳＰＲ生物传感器应用前景极为广阔。
一、表面等离子共振技术简介 表面等离子共振技术，英文简写ＳＰＲ。１９８３年，瑞典科学家
Ｌｉｅｄｂｅｒｇ首次将ＳＰＲ技术应用于抗体抗原相互作用的测定，由此产生
了世界上第一只ＳＰＲ生物传感器【 １由于ＳＰＲ生物传感器作为一种强有 力的动态检测手段，具有实时检测、无需标记、耗样量少等突出优点，
在生物工程、医学、食品工业等多个领域都有广阔的应用前景，引起
了世界范围的研究热潮 】。
１．表面等离子共振技术的原理 表面等离子体共振又称ＳＰＲ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ），是一 种物理光学现象 ，它是由于入射光激发表面等离子体产生表面等离
子波而形成的。当一束Ｐ偏振光在一定角度范围内入射到两种不同介
质界面，如端面蒸镀有一层约５０ｎｍ厚金膜的棱镜端面时，在棱镜与 金膜界面将产生表面等离子波，当入射光波的传播常数与表面等离子
波的传播常数相匹配时，引起金膜内自由电子产生共振，即表面等离
18药学实践杂志
2018年
1月
25日第
36卷第
1期
Journal of Pharmaceutical Practice ,Vol .36 , No .1 , January 25 ,2018
•
综述•
表面等离子共振技术在定量分析中的应用和研究
陈朗东
％董中云
b
，吕狄亚
。
，朱溱宇
。
，陆
，曹
(第二军医大学药学院
:a.药物分析教研室
，b.生化药学教研室
，
c .
分析测试中心，
上海
200433 )
[摘要
]表面等离子共振
(surface plasmon resonance，
SPR)是一种基于物质间相互作用所导致的芯片表面质量变化而产
生的一种光学现象，能够简单、快速、准确地对分子间作用的强度进行动态监测
。SPR生物传感器具有无标记、灵敏度高、检
测结果准确、可在线实时检测等优点
。SPR技术在药物发现、临床诊断、食品安全、环境监测、蛋白组学等领域都有应用
。对
SPR在食品卫生、环境监测、临床应用中定量分析的相关应用和研究进行综述，期望能为相关研究提供参考。
[关键词
]表面等离子共振
;定量分析
;食品卫生
;环境监测
;生物医学分析
[中图分类号
]Q81 [文献标志码
]A [文章编号
]1006-0111(2018)01-0018-06
[DOI] 10 .3969/j .issn .1006-0111.2018 .01.004
Application of surface plasmon resonance biosensor in quantitative analysis re -
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CHEN Langdonga , DONG Zhongyunb , LU Diyac , ZHU Zhenyuc , LU Binb , CAO Yanb (a .Department of Pharmaceutical A -
nalysis , b .Department of Biochemical Pharmacy , c . Analytical and Testing Center , School of Pharmacy , Second Military Med
表面等离子共振技术的研究
摘 要：通过对表面等离子共振技术的原理研究，从而深入介绍表面等离子共振传感技术在现代生物科技和医学上的广泛应用，以及探讨未来表面等离子共振技术的应用领域和趋势。
关键词：表面等离子共振技术 生物应用 医学应用
表面等离子共振技术，英文简写SPR。随着SPR技术成为分析生物化学、药物研究和食物监控领域[1-3]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盒脂膜领域的新兴应用将使其在未来药物发现和膜生物学中扮演一个越来越重要的角色。近几年，其发展尤为迅猛，随着SPR仪器的不断完善和生物分子膜构建能力的不断增强，SPR生物传感器应用前景极为广阔。
一、表面等离子共振技术简介
表面等离子共振技术，英文简写SPR。1983 年，瑞典科学家 Liedberg 首次将 SPR 技术应用于抗体抗原相互作用的测定，由此产生了世界上第一只 SPR
生物传感器[4]由于SPR生物传感器作为一种强有力的动态检测手段，具有实时检测、无需标记、耗样量少等突出优点，在生物工程、医学、食品工业等多个领域都有广阔的应用前景，引起了世界范围的研究热潮[5]。
1.表面等离子共振技术的原理
表面等离子体共振又称SPR（Surface Plasmon Resonance），是一种物理光学现象[6]，它是由于入射光激发表面等离子体产生表面等离子波而形成的。当一束p偏振光在一定角度范围内入射到两种不同介质界面，如端面蒸镀有一层约50nm厚金膜的棱镜端面时，在棱镜与金膜界面将产生表面等离子波，当入射光波的传播常数与表面等离子波的传播常数相匹配时，引起金膜内自由电子产生共振，即表面等离子共振，入射光的一部分能量在金属表面发生迁移，从而使反射光在一定角度范围内大大减弱，使反射光在一定角度内完全消失的入射角为共振角。如果用于检测分析分子之间的反应动态时，先在芯片表面固定一层生物分子识别膜，然后将待测样品流过芯片表面，如果样品中有能够与芯片表面的生物分子识别膜相互作用的分子，引起金膜表面样品质量和折射率变化，从而导致共振角变化。通过实时监测SPR共振角所反映的生物分子动态结合和解离过程，可以获得被分析物的浓度、亲和力、动力学常数和特异性等信息。
