发布网友 发布时间:2024-05-11 19:43
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热心网友 时间:2024-05-15 10:55
揭示SPR技术的神秘面纱:一种强大的生物分子检测工具
SPR,即Surface Plasmon Resonance,表面等离子体共振,如同光与物质的交响乐,是物理光学世界中的璀璨瑰宝。它是一种独特现象,通过金属表面的量子效应,揭示了光与物质相互作用的微妙平衡。
自1902年Wood在光学实验中首次瞥见其身影,SPR技术经历了漫长的演进历程。从Wood的意外发现,到Fano的深入解析,再到Kretschmann为传感器设计提供理论基础,每一次突破都为SPR技术的实用化铺垫了基石。Liedberg在1983年将其应用于IgG与抗原的反应测定,Knoll等人开启SPR成像研究,直到1990年Biacore AB公司推出首台商业化仪器,SPR技术逐渐从实验室走入商业化应用。而到了2016年,SPR技术已成为美国和日本药典中的标准检测手段,证明了其在生物医学领域的不可替代性。
SPR技术:生物分子互动的精密探测器
SPR的威力不仅在于其历史,更在于其广泛的应用领域。它如同生物分子世界的显微镜,能实时捕捉DNA与蛋白质、蛋白质与蛋白质、药物与蛋白、核酸与核酸、抗体与抗原、受体与配体之间的微妙舞蹈。通过分析共振角的变化,SPR技术能精确测量分子间结合的特异性、浓度、动力学及亲和力,甚至热力学参数,为生物医学研究提供了强大且直观的工具。
深入理解SPR:物理学的魔法
要想透彻理解SPR,必须先理解几个关键概念:等离子体是自由电子在高密度状态下形成的电中性气体,金属表面的等离子波则源自光子能量激发的电子振动。消逝波则揭示了全反射中的奇特现象,光在穿透光疏介质后,能量虽有所转移,但整体保持平衡。
在SPR检测原理中,当光线以特定角度射向金属棱镜时,金属表面的等离子波与消逝波相遇,形成共振。当入射光波长固定,共振角最低时,金属表面对附着分子的敏感性达到了顶点。任何微小的分子变化,无论是生物分子间的结合或解离,都能在SPR谱图上留下清晰的印记。
SPR芯片的微观世界
在SPR芯片上,如一个带有葡聚糖的金属表面,配体蛋白通过氨基端与金属结合。当样本流过,分子间的互动会改变共振角,通过比较偶联和未偶联区域的共振单位变化,科学家就能解析出复杂生物反应的动态过程。如图所示,无论是单个抗体与抗原的互动,还是多个蛋白的叠加影响,SPR芯片都能捕捉到每一个细节。
总结来说,SPR技术是一种强大的工具,它将物理光学的奥秘与生物科学的洞察完美融合,为我们揭示了微观世界的动态变化,成为生物分子检测和分析领域不可或缺的伙伴。