表面等離子體共振儀原理及其應(yīng)用

表面等離子體共振儀

原理及其應(yīng)用STARSTAR1內(nèi)容摘要

1.表面等離子體共振技術(shù)簡介2.表面等離子體共振技術(shù)原理介紹3.表面等離子體檢測分析的類型4.表面等離子體共振特點及應(yīng)用5.實驗部分6.總結(jié)與展望2SPR技術(shù)簡介表面等離子共振技術(shù)(SurfacePlasmonResonancetechnology，SPR)是20世紀90年代發(fā)展起來的，應(yīng)用SPR原理檢測生物傳感芯片上配位體與分析物作用的一種新技術(shù)。3SPR發(fā)展簡史1902年，Wood在光學(xué)實驗中發(fā)現(xiàn)SPR現(xiàn)象1941年，F(xiàn)ano解釋了SPR現(xiàn)象1971年，Kretschmann為SPR傳感器結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)1983年，Liedberg將SPR用于IgG與其抗原的反應(yīng)測定1987年，Knoll等人開始SPR成像研究1990年，BiacoreAB公司開發(fā)出首臺商品化SPR儀器4SPR原理介紹1.消逝波2.金屬表面等離子波3.SPR的光學(xué)原理5消逝波界面密疏全反射的光波會透過光疏介質(zhì)約為光波波長的一個深度，再沿界面流動約半個波長再返回光密介質(zhì)。光的總能量沒有發(fā)生改變。透入光疏介質(zhì)的光波成為消逝波。6金屬表面等離子波把金屬的價電子看成是均勻正電荷背景下運動的電子氣體，這實際上是一種等離子體。由于其電子系統(tǒng)集體振蕩形成了等離子波。7SPR光學(xué)原理我們在前面提到光在棱鏡與金屬膜表面上發(fā)生全反射現(xiàn)象時，會形成消逝波進入到光疏介質(zhì)中，而在介質(zhì)（假設(shè)為金屬介質(zhì)）中又存在一定的等離子波。當兩波相遇時可能會發(fā)生共振。8SPR光學(xué)原理當消逝波與表面等離子波發(fā)生共振時，檢測到的反射光強會大幅度地減弱。能量從光子轉(zhuǎn)移到表面等離子，入射光的大部分能量被表面等離子波吸收，使得反射光的能量急劇減少。9

從圖中反射光強的響應(yīng)曲線看到一個最小的尖峰，此時對應(yīng)的入射光波長為共振波長，對應(yīng)的入射角為SPR角。SPR角隨金表面折射率變化而變化，而折射率的變化又與金表面結(jié)合的分子質(zhì)量成正比。這就是SPR對物質(zhì)結(jié)合檢測的基本原理。SPR光學(xué)原理10SPR儀檢測原理11SPR檢測分析的類型1.直接檢測2.夾心反應(yīng)3.替代反應(yīng)4.抑制競爭反應(yīng)12直接檢測

操作簡單相對分子質(zhì)量>10kDA圖1.直接檢測原理示意圖13夾心反應(yīng)圖2.夾心反應(yīng)原理示意圖相對分子質(zhì)量>5000Da

更高的靈敏性及選擇性14替代反應(yīng)可用于檢測小分子可用于熒光分析此類型稀少圖3.替代反應(yīng)原理示意圖15抑制競爭反應(yīng)圖4.抑制競爭反應(yīng)原理示意圖對于小分子待測物具有較高靈敏度應(yīng)用范圍廣可再生16SPR特點1.可進行實施監(jiān)測2.無需樣品標記3.樣品用量少4.靈敏度高，應(yīng)用范圍廣5.不需對樣品進行前處理6.能測量渾濁甚至不透明樣品17SPR技術(shù)的應(yīng)用18SurfaceplasmonresonancebiosensorfordopamineusingD3dopaminereceptorasabiorecognitionmoleculeAbstract

Wereporthere,anewkindofbioaffinitysensorforDAbasedonsurfaceplasmonresonance(SPR)usingaD3dopaminereceptor(DA-RC)asarecognitionelement.AconjugateofDAwassynthesizedusingbovineserumalbumin(BSA)protein.ThebiosensorwashighlyspecificforDAandshowednosignificantinterferencefrompotentinterferencessuchasascorbicacid(AA),uricacid(UA)andotherDAanalogues.Sincethisbiosensorissimple,effectiveandisbasedonutilizationofnaturalreceptor,ourstudypresentsanencouragingscopefordevelopmentofportabledetectionsystemsforin-vitroandin-vivomeasurementofDAinclinicalandmedicaldiagnostics.BiosensorsandBioelectronics23(2007)421–42719實驗內(nèi)容MaterialBSA(金片自主裝）PBS（底液）EDC-NHS（交聯(lián)劑）20實驗內(nèi)容圖5.不同濃度DA溶液的SPR信號響應(yīng)圖21圖6.DA在與AAUA及DA類似物共存時檢測實驗內(nèi)容22結(jié)論

WehavedemonstratedanewSPRbiosensingmethodfordetectionofDAusingDA-RCasabiorecognitionelement.ThebiosensorissimpleandshowedremarkablesensitivityforDAdetectionwithgoodreproducibilityandreliability.Theconjugateimmobilizedbiosensorsurfacewashighlystableandcouldbeusedformultipleanalysesbysimpleregenerationprocess.ThehighaffinitymolecularrecognitionoftheDA-RCprovidedremarkablespecificityforDAagainstAA,UAandotherDAanalogues.Thepresentbiosensingsystemdoesnotrequireseparationorlabelingofthereagents.Theresultscanbeobtainedinminutesandthesensingprocedureisautomatedforhigh-throughputscreening.23EnzymaticallyAmplifiedSurfacePlasmonResonanceImagingDetectionofDNAby

ExonucleaseIIIDigestionofDNAMicroarraysAbstract

ThispaperdescribesanovelapproachutilizingtheenzymeexonucleaseIIIinconjunctionwith3￠-terminatedDNAmicroarraysfortheamplifieddetectionofsinglestrandedDNA(ssDNA)withsurfaceplasmonresonance(SPR)imaging.WhenExoIIIandtargetDNAaresimultaneouslyintroducedtoa3￠-terminatedssDNAmicroarray,hybridizationadsorptionofthetargetssDNAleadstothedirection-dependentExoIIIhydrolysisofprobessDNAstrandsandthereleaseoftheintacttargetssDNAbackintothesolution.ReadsorptionofthetargetssDNAtoanotherprobecreatesarepeatedhydrolysisprocessthatresultsovertimeinasignificantnegativechangeinSPRimagingsignal.Anal.Chem.2005,77,5096-510024實驗內(nèi)容圖7.SchematicrepresentationofthesurfaceExoIIIprocessfortheamplificationofSPRsignalbyselectiveremovalofDNAprobesfromthedsDNAmicroarray.(1)AnssDNAarrayisexposedtoasolutioncontainingtargetDNAandExoIII;thetargetDNAhybridizestoitscomplementaryssDNAarrayelementsandExoIIIbindstothedsDNA.(2)ExoIIIthenselectivelyhydrolyzestheprobeDNAstrandfromtheduplex,releasingthetargetDNAstrandbackintosolution.(3)ThereleasedtargetDNAisthenfreetobindtoanothersurfaceboundssDNAprobe.ThiscyclicreactionwillrepeatuntilallssDNAprobesonthesurfacearedestroyedbyExoIII25總結(jié)與展望