目标物浓度与共振角 位移成线性关系
一、 第二节 SPR检及
SPR检测的类型 及特点
SPR检测的主要类型
1、直接检测 2、夹心检测 3、替代反应 4、竞争抑制反应
一、直接检测
Chem. Rev. 2008, 108, 462-493 DOI:10.1021/cr068107d
检测的对象：适用于检测生物大分子
氯仿挥发 形成聚苯乙烯 薄膜 利用LB膜技术 形成单层分子膜
LB方法制备聚苯乙烯敏感膜工艺示意图
优点：操作简单、 重现性好
共价连接法----金属离子的媒介作用
金↔(HS-螯合剂分子-NTA)↔金属离子↔(组氨酸支链抗体1)↔抗 原1
三、SPR检测的应用
（一）物理学应用
若某种物理量会引起特定敏感膜折射率的变化，就可以采用SPR传感 技术进行检测。例如，基于温度变化引起特定敏感膜的吸湿量变化，并 导致其折射率变化，从而利用SPR传感技术进行检测的湿度传感系统，以 及基于氢化无定形硅的热光效应的温度传感系统等。
三、替代反应
检测的对象：分析物的分子质量相对较小。
四、竞争抑制反应
Chem. Rev. 2008, 108, 462-493 DOI:10.1021/cr068107d
检测的对象：抗体不能或不适合固定到传感器的表面， 而抗原可以固定到抗体的表面。既可以用于检测抗原， 也可以用于检测抗体。
三
SPR技术与其他
单层石墨烯独特的功能 使其可以显著提高表面 等离子激元的传播常数， 从而提高SPR的灵敏度。
由于SPR技术可进行实时检测、无需样品标记、 样品用量少、应用范围广、样品无需前处理、能测 量浑浊甚至不透明样品，所以它应用越加的广泛。 由于它的灵敏度不是很高，所以它的某些应用也受 阻，利用现有技术发展SPR技术是非常迫切的，它 的发展方向主要是高灵敏度，高通量，与其他质谱 等高分辨仪器联用及微型化。
应用二：测定目标分子的浓度
Figure 1. Scheme of the binding process, after AMY (I) and upon PGG binding (II).
ACS.NANO. 2014.VOL. 8 NO. 8 7958–7967
AMY是淀粉酶 PGG是黄酰单宁
Figure 2. Detection of small molecules with LSPR's (A) scanning electron microscope (SEM) images of the array pattern of Au nanodisks fabri -cated on a glass substrate, top view. (B) LSPR spectra corresponding to the PGG binding, (inset) the resultingcalibration curve for PGG.
表面等离子共振技术的应用 （SPR）
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目 录 / contents
一 SPR在检测中的应用
二 SPR的检测类型及其特点
三 SPR与其他检测方法的比较
四 SPR的最新研究进展
第一节
SPR在检测中的应
用
一、应用概述
在SPR检测技术中，我们可以根 据样品的类型，在金膜上偶联上羧 基端、氨基端和生物素等，然后采 用化学方法将生物分子与金膜表面 共价连接，形成不同的功能表面。 通入样品后，样品与金膜表面的抗 体或抗原特异性结合，不同质量的 生物分子与金膜表面特异性结合会 引起折射率的变化，得到分子间相 互作用的特异性信号，从而应用于 生物化学分析。
THANKS
提高灵敏度的方法：用单层石墨烯修饰金属膜 Noncovalently Functionalized Monolayer Graphene for Sensitivity Enhancement of Surface Plasmon Resonance Immunosensors
J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2800−2803 DOI: 10.1021/ja511512m
图：受体与配体结合后 共振角的改变
二、影响检测结果的主要因素
1、传感芯片的金属膜
对金属膜的要求：
1）反射率高（在可见光区） 2）化学稳定性好 3）厚度合适 （670nm的红光，金膜最佳厚度为50nm）
图：共振角随金膜厚度的变化
综合考虑，相比于Al和Cu，Au和Ag更适合做SPR的金属膜。
二、影响检测结果的主要因素
2、传感器芯片的分子膜
分子膜制备的主要方法：
1）金属膜直接吸附法(例一) 2）共价连接法（例二） 3）单分子复合膜法 4）分子印膜技术
裸露金属膜的影响： 首先，蛋白质分子与 金属直接结合可能发 生变性。 其次，裸露的金属表 面更易发生非特异性 结合。
直接吸附法
加去离子水到 玻璃容器中
静置形成 平静液面 在水面滴加定量的 聚苯乙烯氯仿溶液
用SPR可获得的信息
1、两个分子之间结合的特异性（例一） 2、目标分子的浓度（例二） 3、结合以及解离过程的动力学参数 4、结合的强度
应用Байду номын сангаас：特异性识别
目 的 ： 确 定 HIV gp41 蛋白与 P45 蛋白相互作 用的位点
t/s
在竞争抑制实验中，P1短肽对HIV gp41蛋白与P45蛋白的反应有很 强的抑制作用，而对HIV gp41与P62的相互作用几乎没有影响。结 果表明：P1短肽上氨基酸的位点与P45相同。结论还可以用短肽蜂 毒素进行验证，说明P1与HIV gp41的结合是特异性结合。
Figure 1. Schematic representation of the PSA
sandwich assay using PSA detection antibody -modified Au nanoparticles. Anal. Chem. 2012,84,5898−5904 DOI:10.1021/ac300278p |
（二）化学应用
引起敏感膜的光学属性（主要是折射率）的变化，进而表面等离子共 振条件的变化，通过检测共振角或共振波长的变化来检测待测分子的成 分、浓度及参与化学反应的特性。
（三）生物应用（主要）
SPR技术可以对生物分子进行识别及定量检测并用 于研究生物分子间的相互作用。 1、生物学检测领域：主要通过分子结合作用实现分子 识别及浓度测定 2、药物领域：主要应用与药物与蛋白质之间的相互作 用及药物筛选与新药开发。 3、食品工业及环境检测：主要用于维生素、生物毒素、 细菌及农药残留检测。 4、蛋白质组学：在天然条件下提供靶蛋白细胞器分布。 5、临床诊断：检测生物药剂的可行性，应用于癌症治疗。 6、遗传分析：用于检测点突变。
检测方法的比较
一、SPR技术与传统检测方法的比较
SPR技术的优点 1、可进行实时检测 2、无需样品标记 3、样品用量少 4、应用范围广 5、样品不需前处理 6、能测量浑浊甚至不透 明样品 SPR技术的不足 1、灵敏度和检测限有待 提高 2、对分子量小于1000的 物质检测结果还未达到 理想水平。 3、SPR设备昂贵，便携 性差，系统稳定等问题。
新进展
（一）、SPR技术的最近三项重大突破
1、光纤SPR和波导SPR （fiber- and waveguide-SPR） 2、硅材料的SPR （SPR on silicon material） 3、多分析物SPR系统 （multi-analyte SPR system）
（二）提高SPR检测灵敏度的方法
二、SPR技术与非标记方法的比较
酶联免疫吸附法（ELISA）是目前最为广泛的免疫分析方法。
结论
A B 相比于ELISA技术， SPR的灵敏度提高 了两个数量级
不同稀释条件下兔抗人IgG抗血 清的ELISA结果如（A）图
不同稀释条件下兔抗人IgG抗血清的 SPR生物传感器检测的（B）结果
四
SPR技术应用的最
Chem. Rev. DOI:10.1021/cr2001178 2012, 112, 2739−2779
Schematic representation of sandwich DNA detection assay via AuNP-mediated SPR signal amplification. The SPR measurements were carried out by injecting the oligonucleotide functionalized AuNPs into the flow cell housing sensors covered with various duplexes or capture probes. The intermediatedextran layer reduces the nonspecific adsorption of AuNPs, improving detection sensitivity.
1、纳米技术的应用
（1）以纳米粒子为载体，夹心法测定（例一） （2）对金属膜进行修饰（例二）
2、采用新型的检测方法
光声光谱（PSA），光热偏转光谱（PDS）、反射干涉光 谱、Ellipsometric Microscopy 和电化学方法等。
提高分辨率的方法：金纳米粒子的应用
Cancer Biomarker Detection in Serum Samples Using Surface Plasmon Resonance and Quartz Crystal Microbalance Sensors with Nanoparticle Signal Amplification
二、夹心检测
Chem. Rev. 2008, 108, 462-493 DOI:10.1021/cr068107d