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    理解光學表面等離子共振(SPR)技術
    來源: 時間:2024-02-02 10:02:03 瀏覽:7645次

    理解光學表面等離子共振(SPR)技術

     

    光學表面等離子共振(Surface Plasmon Resonance,簡稱SPR)技術是一種基于光學原理的生物傳感技術能夠實時監測生物分子間的相互作用自從20世紀90年代以來,SPR技術得到了廣泛關注和迅速發展,已成為生物科學研究和醫療檢測領域的重要工具之一。

    一、基本原理

    1. 表面等離子體共振現象

    當入射光以一定角度照射到金屬表面時,金屬中的自由電子會與光場相互作用,產生一種稱為表面等離子體的振蕩模式,這種振蕩模式是一種電磁波,它在金屬表面傳播,并與入射光波長相近,當入射光的頻率與表面等離子體的頻率相匹配時,會發生共振現象,即表面等離子體振蕩的振幅達到最大;這種共振現象就是表面等離子體共振。

    2. SPR傳感器的結構

    SPR傳感器主要由光源、光學系統、金屬膜表面、生物分子配體以及檢測器組成;光源發出的光經過光學系統聚焦后,以一定角度照射到金屬膜表面,金屬膜表面的自由電子與光場相互作用,產生表面等離子體振蕩,生物分子配體固定在金屬膜表面,當與分析物分子相互作用時,會引起金屬膜表面的折射率變化,從而改變表面等離子體共振的共振角度;檢測器用于檢測共振角度的變化,從而得到有關生物分子相互作用的信息。

    3. SPR技術的信號檢測

    SPR技術的信號檢測通常采用差分檢測方式;當入射光以一定角度照射到金屬膜表面時,一部分光在金屬膜表面發生全反射,另一部分光進入金屬膜內部與自由電子相互作用,產生表面等離子體振蕩;這兩種光在金屬膜內部相遇時,會相互干涉產生干涉條紋,當生物分子配體與分析物分子相互作用時,會引起金屬膜表面的折射率變化,從而改變干涉條紋的對比度,通過檢測這種對比度的變化,可以得到有關生物分子相互作用的詳細信息。

    二、技術應用

    1. 生物分子相互作用研究

    SPR技術廣泛應用于檢測生物分子間的相互作用,如蛋白質與蛋白質、蛋白質與DNA、蛋白質與藥物等由于SPR技術不需要標記生物分子,可以保持分子的生物活性,因此被廣泛應用于研究生物分子的結構、動力學以及熱力學性質。

    2. 生物醫學研究

    通過監測表面等離子體共振的變化,可以實時觀察到細胞膜上的生物分子相互作用,如受體與配體的結合事件;這為研究細胞信號傳導、疾病發生機制以及藥物作用提供了有力的工具。

    3. 環境監測與食品安全檢測

    通過檢測金屬表面附近的化學物質濃度變化,可以監測環境污染物的排放情況;通過檢測食品中的有害物質,可以保障食品安全。

    4. 材料科學研究

    通過研究材料表面的生物分子相互作用,可以開發出新型生物材料,如藥物載體、生物傳感器等。

    三、重要性

    1. 實時監測生物分子相互作用

    SPR技術能夠實時監測生物分子間的相互作用,為研究生物分子的動態過程提供了有力的工具;這對于理解生物分子間的相互作用機制、揭示疾病發生發展過程以及發現新型藥物具有重要意義。

    2. 高靈敏度與高特異性

    SPR技術具有高靈敏度和高特異性,能夠檢測到低濃度的生物分子相互作用。

    3. 無需標記生物分子

    SPR技術不需要標記生物分子,能夠保持分子的生物活性,避免了標記帶來的潛在影響。

    4. 廣泛的應用領域

    SPR技術在生物、醫學、環境、材料等領域的廣泛應用,為科研工作者提供了強大的工具,推動了相關領域的發展。

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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