SPR生物传感芯片研发技术背景

万方数据时侦测式生物感测仪器。

ＢｉｏｃｏｒｅＡＢ公司率先在１９９０年推出ｒ第一台商业化的ＳＰＲ一生物传感器。

此后，各国开始了研究这种传感器的热潮”＿３Ｊ。

ｓＰＲ～生物传感器在生命科学某牡领域，例如多分子相互作用时、受体与配体相互作Ⅲ时、核酸杂交过程中亲和性和动力学等研究中得到广’泛应用，以抗原抗体特异性反应为特征的生物传感器称为免疫传感器。

ｓＰＲ一免疫传感器在抗原或抗体定量分析中以及抗原抗体相互作用Ｈ｝的热力学分析中得到应用。

虽然ｓｆ，Ｒ一生物传感器在食品检测方面的应用不足很多，但近年来发展迅速，目前ＢｉｏｃｏｒｅＡＢ公司的产品还可用于兽药残留的检测。

１ＳＰＲ一生物传感器的工作原理ＳＰＲ一生物传感器主要由传感芯片，微量射流取样控制系统和ｓＰＲ检测器组成，传感芯片是一个嵌在塑料支持物上的镀金玻璃片，玻璃片表面共价结合有能固定生物分子的葡聚糖层，不同型号的传感芯片表面涂有不同的葡聚糖层，最常用的是羧甲基化葡聚糖一ＣＭ５“一。

用化学的方法，将抗原或抗体固定在传感器表面，当待测样品连续注射通过芯片表面，抗原抗体特异性结合后，芯片表面复合物浓度发生改变，当偏振光在芯片上反射时，就会发生ＳＰＲ现象。

通过ＳＰＲ检测器把抗原抗体反应情况实时反映在传感圈上。

角度改变的大小可以用共振单位ｆＲｕ）来表示，１Ｒｕ＝ｏ．Ｏ００１０。

２ＳＰＲ一生物传感器一般分析程序２．１待检洲物的固定：待检测物的固定有胺连接法和硫醇基、醛基固定法，也可以通过抗生蛋白链菌素与生物素的相互作用来固定。

在胺连接法中，用Ｎ一羟基丁二酰胺（ＮＩ幅）和碳二亚胺盐酸盐（ＥＤｃ）的混合溶液修饰羧甲基基团，使Ｎ一羟基丁一二酰酯引入到基质表面，生物配位体上的胺或其他亲核基丽再与Ｎ一羟基丁二酰酯形成共价连接。

没参加反应的酯加入乙醇胺盐使之失活。

同定在基质上的生物配位体的数目受ＮＨｓ／ＥＤＣ激活的羧甲基基团、离子浓度、偶联缓冲液浓发的影响，同时也受配位体浓度和反应时间的影响。

SPR的原理和应用1. SPR的概述表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）是一种广泛应用于生物传感和化学分析等领域的表征技术。

SPR技术基于光学原理，通过固体表面与介质中的电磁波的相互作用来分析材料界面的性质。

2. SPR的原理SPR技术基于薄膜金属与介质中的电磁波的相互作用，其原理如下： - 当一束平行入射的光照射到金属与介质的界面上时，部分光被反射回来，部分光经过金属薄膜进入介质。

当入射角满足特定条件时，表面等离子体引起的能量耗散将达到最大值，此时称为共振角。

- 共振角的大小与金属薄膜的厚度、折射率及入射光的波长等因素有关。

- 当在金属与介质的界面上存在分子吸附或离解反应时，改变了界面的折射率，从而会影响反射光和透射光的强度，这种改变可以通过测量光强来检测和定量。

- SPR技术通常以角度扫描或波长扫描的方式进行测量，通过监测共振角的变化来获得样品的特征信息。

3. SPR的应用SPR技术在生物传感、化学分析等领域有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用领域：3.1 生物传感器SPR技术可以用于构建生物传感器，通过检测生物分子与金属表面的相互作用来实现对生物分子的检测和分析。

•基于SPR的生物传感器可以用于监测蛋白质、核酸、病毒等生物分子的结合和解离过程，从而实现对生物分子的检测和定量分析。

•SPR传感器的灵敏度高、实时性强，可以用于生物医学、食品安全、环境监测等领域。

3.2 化学分析SPR技术在化学分析中也有重要的应用。

•SPR技术可以用于研究溶液中化学反应的过程，通过监测界面折射率的变化来观察反应的动力学过程。

•可以通过SPR技术对化学反应的速率常数、平衡常数等进行测量和计算，为化学反应的研究提供了重要的手段和方法。

3.3 薄膜研究SPR技术在薄膜研究中也有广泛的应用。

•SPR技术可以用于研究薄膜的光学性质、电学性质等，通过改变金属薄膜的厚度、材料以及外界参数的影响来研究和调控薄膜的性质和功能。

SPR传感器的原理与应用摘要: SPR传感器的研究与应用进展迅速，尤其在生命科学，化学等领域已经成为一种很重要的研究阶段，对SPR传感器的研究现状，工作原理以及它在工业生活领域的一些应用进行详细描述。

并对SPR传感技术的研究发展前景进行了讨论。

关键字: SPR传感器表面等离子共振一 SPR传感器的发展历程1902年，Wood在光学试验在发现光波通过光栅后，光频谱发生了小区域的丢失，Sommerfeld利用麦克斯韦方程和电磁场边界条件出发，导出了介电物质与金属界面处传播的电磁波的波动解。

1941年，Fano发现这种现象是有金属与介电物质表面的电磁波激发了表面的等离子体波造成的。

1960年，Stem和Farrel研究了此模式产生谐振的条件并将其称作“表面等离子共振”1968年，Kretschmann和Otto各自利用衰减全反射的方法证实了光激发表面等离子共振现象的存在。

20世纪70年代末以来，SPR在检测金属薄膜特性及实时检测金属表面反应的潜能越来越受到重视。

1982年，1982年，Nylander和Liedberg将SPR原理应用于气体检测和生物传感领域中。

此后，SPR传感技术取得了长足的进展。

各种应用于物理化学和生物领域的新的SPR 传感结构设计纷纷出现。

由于SPR技术具有实时监测反应动态过程、生物样品无需标记、灵敏度高、无背景干扰等特点,主要应用于生物大分子之间的相互作用,可得到反应物分子之间每一步的键合信息,测定动力学常数等,这是其它传感器难以企及甚至无法达到的。

二 SPR传感器的原理表面等离子体共振(Surface PlasmonResonance,简称SPR)是一种物理光学现象,其物理模型是一束单色光透过介质入射到金属表面,一部分发生反射形成反射光,部分光穿透金属表面形成折射波,沿着垂直于界面的方向按指数衰减,又称为消失波。

其衰减的物理原因是因为导体内存在自由电子,在电磁波的作用下导体内出现诱导电流,产生焦耳热,消耗了电磁波的能量,因而振幅减弱。

spr原理
SPR（Surface Plasmon Resonance），即表面等离子体共振，
是一种用于研究生物分子相互作用的先进技术。

它基于贵金属表面的表面等离子体模式的共振现象，通过检测共振角的变化来实时监测生物分子的结合。

SPR技术的原理是利用金属表面与介质中的光波相互作用，当入射光的角度和波长满足一定条件时，会在金属表面上激发出表面等离子体波。

这种表面等离子体波能量耗散与金属和介质的折射率密切相关。

当有生物分子结合到金属表面上时，介质的折射率会发生变化，从而导致共振角的偏移。

通过监测共振角的变化，可以推断出生物分子的结合情况。

SPR技术的优势在于其实时性和无标记性。

相较于传统的生物分子相互作用研究方法（如ELISA），SPR技术可以直接监
测反应的动态过程，而不需要使用标记物，极大地减少了实验操作的复杂性和误差。

此外，SPR技术还可以实现高通量筛选，即同时检测多个样品的结合情况。

SPR技术在生物医学研究和药物开发中有着广泛的应用。

在药物研发中，SPR可以用于筛选和优化小分子药物与靶标的结合亲和性。

在生物分子相互作用研究中，SPR可以用于研究蛋白质、核酸、药物与配体等之间的结合动力学和亲和性等参数。

总之，SPR技术以其高灵敏度、无标记、实时监测等特点在生物医学领域获得广泛应用，为研究者提供了一个强大的工具来研究生物分子的相互作用。

表面等离子体共振的原理及其应用简介表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）是一种现代生物分子相互作用研究技术，该技术基于感测芯片表面与待检测样品中生物分子之间的互作用，通过检测共振角偏移量实现实时监测目标分子与生物集体之间的互作用过程。

SPR技术的研究不仅在基础科学领域有广泛应用，同时在生物医学研究、药物研发、生物传感器等领域也得到了广泛的应用。

原理SPR是一种表面等离子体共振现象，它发生在感测芯片表面和样品中的生物分子之间。

感测芯片表面一般涂覆上金属薄层，如50纳米左右的金膜，这样能让电磁波激发芯片表面产生等离子体振动。

当感测芯片表面上有生物分子与目标物质产生相互作用时，这种振动受到阻碍，产生了共振角偏移，这个角度的值和表面等离子体共振现象发生的位置和时间相关。

应用1.生物医学研究SPR技术可以实时监测酶动力学研究、抗体识别、蛋白质相互作用、细胞膜内递质运输、病毒侵入等方面的生物分子的相互作用过程。

这些过程的实时检测可以加深我们对于生物分子的行为和功能的认识。

2.药物研发SPR技术可以用于药物研发中药物分子和蛋白质相互作用的研究，从而评估药物分子的亲和性、特异性、疗效和毒性。

3.生物传感器SPR技术通过探测生物体内发生的分子相互作用，对真实样本中的生物分子进行实时监测。

因此，SPR技术被广泛应用于生物传感器的设计和研发，可以用于疾病预警、环境污染等方面的监测。

4.生物芯片SPR技术的应用在微流控芯片技术上比较广泛，可以实现高通量、精确、标本省、操作简单、自动化等方面的检测。

因此，SPR 技术被广泛应用于病原体检测、毒素检测、药物筛选等方面，可以为医学诊断提供新的手段。

结论SPR技术是一种快速、准确、敏感的生物分子相互作用检测技术，在生命科学研究和生物医学领域有广泛应用，同时也是生物芯片和生物传感器等技术的核心。

随着新兴技术的不断涌现，可以预见，SPR技术在生命科学和生物医学领域会有更广阔的应用前景。

表面等离子体共振传感技术的发展与应用随着科技的不断发展，传感技术也日新月异。

表面等离子体共振传感技术(SPR)作为目前最先进的生物分析技术之一，被广泛应用于生物芯片、药物筛选、生物传感器等领域。

本文将从表面等离子体共振原理、传感技术的演变和应用案例等方面为您介绍表面等离子体共振传感技术的发展与应用。

一、表面等离子体共振原理表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)源于表面等离子体的产生与传播。

表面等离子体(Surface Plasmon, SP)是电磁波在金属与介质接触界面上产生的电子振荡模式。

当SP在金属表面与介质中的折射率的平衡点发生改变时，SP发生共振现象。

共振角度与介质中分子浓度成反比，故可通过实时检测共振角度的变化，间接测量分析物与生物分子之间的相互作用。

二、传感技术的演变表面等离子共振是一种实时、不需标记、无需特定洗涤步骤、无需纯化或分离的敏感且广泛应用的检测技术。

随着技术的发展，其在不同领域的应用也越来越广泛。

1.药物筛选表面等离子共振可用于开发靶向药物，如癌症治疗药物的研制。

以免疫抑制剂为例，可使用类似共轭缩合物LOV2FMN-BP1等方法，实现药物与抗体的共价结合，并依靠SPR技术进行筛选。

2.生物传感器表面等离子共振传感器是一种应用广泛的生物分析技术。

SPR传感器可以检测一种实时反应，并且不需要荧光或者其他的标记物质。

因此，SPR传感器被广泛应用于肿瘤、心血管疾病等领域，涉及医疗及疫苗研发等众多领域。

3.生物芯片表面等离子共振技术可用于生物芯片检测系统。

消费者的测试物质（如肝炎病毒或癌细胞）通过血液或其他生物样本传送到生物芯片测试系统。

当测试物与芯片接触时，通过SPR技术获取反应曲线。

三、应用案例表面等离子共振传感技术广泛应用于药物筛选、生物传感器、生物芯片等领域，其中最为广泛的应用为药物筛选。

以达菲那铂(Danaparoid Sodium)为例，配合SPR传感技术，快速检出药品成分，从而保证药品质量。

SPR(Surface Plasmon Resonance)即表面等离子体共振。

SPR技术是20世纪90年代发展起来的，应用SPR原理检测生物传感芯片上配位体于分析物作用的一种新技术。

一、原理1、基本原理：表面等离子共振是一种物理光现象。

利用光在玻璃界面处发生全内反射时的消逝波，可以引发金属表面的自由电子产生表面等离子体子在入射角或波长为某一适当值的条件下，表面等离体子与消逝波的频率和波数相等，二者将发生共振，入射光被吸收，使反射光能量急剧下降，在反射光谱上出现共振峰(即反射强度最低值)。

当紧靠在金属薄膜表面的介质折射率不同时，共振峰位置将不同。

2、消逝波全反射的光波会透过光疏介质约为光波波长一半的一个深度，在沿界面流动约半个波长在返回光密介质。

光的总能量没发生改变。

透过光密介质的光波成为消逝波。

3、如果把金属的价电子看成是均匀正电荷背景中运动的电子气体，这实际上也是一种等离子气体。

当金属收到电磁干扰时，形成等离子波，金属中电子密度分布会变得不均匀。

金属表面等离子波形成表面等离子体共振的必要条件之一是金属与介质界面的存在。

在金属表面，电子的横向(垂直于表面)运动受到表面的阻挡，因此在表面上形成了电子浓度的梯度分布，并由此形成局限于表面上的等离子体振荡。

Stem和Fam 将此振荡在表面上形成的电子疏密波定义为表面等离子体子(SP)。

4、SPR仪光学原理当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强度会大幅减弱。

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体吸收，使得入射光的能量急剧减少。

SPR仪光学原理从图中发射光强的响应曲线看到一个最小的尖峰，此时对应的入射光波长为共振波长，对的入射角为SPR角。

SPR角随金属表面折射率变化而变化，而折射率的变化又与金属表面结合的分子质量成正比。

这就是SPR对物质结合检测的基本原理。

SPR仪检测原理二、SPR检测的类型（1）直接检测（2）夹心反应（3）替代反应（4）竞争抑制反应（1）直接检测a、操作简单b、相对分子质量>10kDA图1.直接检测原理示意图(2)夹心反应a、相对分子质量>5000Dab、更高的灵敏性及选择性图2. 夹心反应原理示意图（3）替代反应a、可用于检测小分子b、可用于荧光分析c、此类型稀少图3. 替代反应原理示意图（4）竞争抑制反应a、对于小分子待测物具有较高灵敏性b、应用范围广c、可再生图4. 竞争抑制反应原理示意图三、SPR特点1、可进行实时检测2、无需样品标记3、样品用量少4、灵敏度高，应用范围光5、不需对样品进行前处理6、能测量浑浊甚至不透明样品四、SPR的结构SPR仪的结构示意图以Biacore3000为例，Biacore3000的工作单元有：·两个液体传送泵：其中一个泵负责保持稳定流速的液体流过传感芯片表面，另一个泵负责自动进样装置中的样品传送。

SPR技术光学SPR技术原理光学表面等离子共振（SurfacePlamonReonance,SPR）是一种光学物理现象。

当一束P偏振光在一定的角度范围内入射到棱镜端面，在棱镜与金属薄膜（Au或Ag）的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，引起金属膜内自由电子产生共振，即表面等离子共振。

分析时，先在传感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，若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，会引起金膜表面折射率变化，最终导致SPR角变化，通过检测SPR角度变化，获得被分析物的浓度、亲和力、动力学常数和特异性等信息。

应用领域生命科学，食品安全，环境检测，生物医学；毒素和抗生素快速检测；蛋白质组学；药物筛选及相关药物动力学实时检测；生物分子特殊肽段及相关偶合分子的检测；病毒及致病分子蛋白及受体研究；分子识别，免疫调节，免疫测定等，尤其适于在高校、科研院所进行科学研究及教学实验。

物理上指表面等离子体共振(SurfacePlamonReonance)表面等离子体共振是用于表征表面折射系数改变的光学专业技术，这里所说的表面一般是固相和液相间的界面。

表面等离子共振技术在过去的10年有着长足的发展，应用领域包括薄膜、自组装单分子层的形成及性质，蛋白质、核苷、医药品、表面活性剂等分子间的交互作用。

SPR可以实时观测到分子结合、薄膜形成等表面现象，并能给出高灵敏度、高选择性同时最小的非特异结合的信号。

SPR可以免标记实时得到生物分子互相作用，不同药物或药物修饰结构与生物分子间的相互作用，分子互相作用及分离的速度，分子互相作用何时达到平衡、互相作用力的大小等重要信息。

spr原理SPR原理。

SPR（Surface Plasmon Resonance）是一种广泛应用于生物化学、生物物理和生物医学领域的表面等离子共振技术。

SPR技术是利用金属表面的等离子共振现象来研究生物分子相互作用的一种无标记、实时、定量的方法。

它可以用于研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸、蛋白质-小分子等生物分子相互作用，也可以用于药物筛选、生物传感、免疫分析等领域。

SPR技术的原理主要是基于金属表面的等离子共振现象。

当有一束激光垂直入射到金属薄膜表面时，激光会激发金属表面的自由电子振荡，形成等离子波。

当生物分子与金属表面结合时，会改变金属表面的折射率，从而改变等离子波的传播速度和衰减常数。

这种改变可以通过检测入射角度或波长的变化来实时监测，从而得到生物分子与金属表面的相互作用信息。

SPR技术的优势在于它是一种实时、无标记、定量的方法。

相比于传统的生物分子相互作用研究方法，如ELISA、荧光共振能量转移（FRET）等，SPR技术无需标记分子，避免了标记分子对生物分子结合的影响，同时也避免了标记分子的制备和标记物的污染。

另外，SPR技术可以实时监测生物分子的结合和解离过程，得到结合动力学参数，如结合常数、解离常数、亲和力等，对于研究生物分子相互作用的动力学过程非常有帮助。

SPR技术的应用也非常广泛。

在药物筛选领域，SPR技术可以用于筛选小分子药物与靶蛋白的结合情况，从而评估药物的亲和力和效果。

在生物传感领域，SPR技术可以用于检测生物分子的浓度、结合动力学参数等，具有高灵敏度和高特异性。

在免疫分析领域，SPR技术可以用于检测抗体-抗原、配体-受体等生物分子的相互作用，可用于临床诊断、药物研发等领域。

总之，SPR技术作为一种无标记、实时、定量的生物分子相互作用研究方法，具有很大的优势和应用前景。

随着技术的不断发展和完善，SPR技术将在生物化学、生物物理和生物医学领域发挥越来越重要的作用，为科学研究和生物医学应用提供更多的可能性。

光纤SPR传感器的原理及应用1. 引言光纤表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）传感器是一种基于光纤技术和等离子体共振效应的传感器。

它利用光纤作为传感器的基底，通过检测光纤表面等离子体共振现象来实现对环境中物质浓度、温度、压力等参数的实时监测。

本文将介绍光纤SPR传感器的工作原理以及其在生物医学、环境监测等领域的应用。

2. 光纤SPR传感器的原理光纤SPR传感器的原理是基于光纤表面等离子体共振现象，当光纤的表面与特定介质接触时，会发生表面等离子体共振现象。

这种现象导致入射光发生衰减和反射，从而形成一个特定的反射光谱。

根据反射光谱的特征，可以推导出与光纤表面接触介质的参数，如折射率、浓度等。

2.1 光纤SPR传感器的结构光纤SPR传感器的结构包括光源、光纤、传感层、光谱仪和信号处理系统等组成部分。

其中，光纤作为传感器的基底，通过传感层与待测介质接触，产生SPR效应。

光源产生的光经过光纤传输到传感层，经过反射和衰减后，被光谱仪检测，并由信号处理系统进行分析和处理。

2.2 光纤SPR原理的工作过程光纤SPR传感器的工作过程主要包括以下步骤： - 光源发出光，通过光纤传输到传感层。

- 光在传感层与待测介质接触后发生反射和衰减。

- 反射光经过光谱仪检测，形成一个特定的反射光谱。

- 通过信号处理系统对反射光谱进行分析和处理，得到待测介质的参数。

3. 光纤SPR传感器的应用光纤SPR传感器在生物医学、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

3.1 生物医学领域光纤SPR传感器在生物医学领域的应用主要有以下几个方面：- 生物分子检测：通过改变光纤传感层的化学组成，可以实现对生物分子的检测，如蛋白质、DNA 等。

- 药物筛选：利用光纤SPR传感器可以实时监测药物与靶标之间的相互作用，用于药物筛选和药效评价。

- 医学诊断：光纤SPR传感器可以用于快速、敏感的生物分子检测，为医学诊断提供便利。

农产品安全检测中SPR生物传感技术应用探讨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]。

农产品中的农药残留物主要包含有机磷、有机氯、有机氮等。

GB 2763—2021《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》[4]对564种农药的残留量都进行严格的限定。

农药残留物具有分子量较小、容易汽化、热稳定性较强等特性，常规的检测手段不仅不能保证精度，操作流程也十分繁琐。

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。

SPR 生物传感器的应用现状与发展趋势0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。

20 世纪初，Wood R W 观测到用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，第一次对这种现象作了公开描述。

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。

此后，各国开始了研究的热潮。

我国开展SPR 传感器的研究较晚，尚处于起步阶段。

目前，已经成功研制多种SPR 传感器。

SPR生物传感器作为一种强有力的动态检测手段，与传统检测手段比较，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。

本文介绍SPR 生物传感器的基本原理，并在此基础上详细概括了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，并对其未来的发展趋势进行了展望。

1 SPR 生物传感器的原理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) 。

这种波是一种消逝波，它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，入射光被耦合入表面等离子体内，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著减少。

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。

基于这种原理的生物传感器通常将一种具特异识别属性的分子即配体固定于金属膜表面，监控溶液中的被分析物与该配体的结合过程。

SPR芯片的生化传感及光纤SPR传感技术的研究王一茗摘要：为构建完备化的技术体系，成熟的产业方案，实现等离子共振传感器的科学化应用，更好地满足生物工程、医药开发以及环境监测等各项工作的开展要求，促SPR技术模式的全面构建。

文章从实际出发，着眼于使用需求，子通过技术应用方案的调整，打造完备的技术应用机制，确保相关技术产品质量的实用性。

关键词：SPR芯片；传感器技术；技术原理；应用策略0.前言SPR传感器技术作为目前较为成熟的技术方案，与以往的传感技术方案相比，其更精准、更高效，可以在不进行位置标记的情况下，实现快速化监测，被广泛应用于不同的领域。

为更好的兼顾SPR传感技术的实用性与经济性，加速技术活动的产业化，研发机构以及工作人员有必要从实践出发，通过资源的高效整合与科学应用，加速实现SPR传感器技术体系的完备，构建完备的生化传感器技术模式。

1.SPR传感器技术概述对SPR芯片整体架构以及技术特性的梳理，有助于技术人员在思维层面形成正确的观念认知，对于后续设计思路的构建、技术应用方式策略的制定提供了方向性引导。

SPR传感器技术作为非辐射电磁模式，其通过对金属表面自由电子、入射光子的共振与耦合形成的电磁信号，这种特殊的技术运行机理，使得SPR传感器技术在实时监测自然状态下生物分子之间的相互关系，并且在不进行标记处理的前提下，形成对精准定位与持续追踪[1]。

SPR传感器技术的这种优势，使其成为目前主流的生物治疗、细胞信号传导、亲和层析等微观逻辑关系的观测机制。

近些年来，随着相关技术手段的日益成熟，SPR传感器技术的实用性得到大幅度提升，在实践应用过程中积累了大量的经验。

同时技术体系的完备，也使得SPR传感器技术使用的领域逐步拓展，在生产、生活领域的作用日益突出。

基于SPR传感器技术的技术优势与实用价值，相关研究团队以及工作人员有必要从实际出发，通过相关技术的整合应用，稳步推进SPR传感器技术的创新以及发展，但是从实际情况来看，受到传统技术研发理念、技术应用方式等因素的影响，SPR传感器技术在研发水平、应用成效等方面表现出较大的短板。

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。