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背 景
等離子共振（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｌａｓｍｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ，ＳＰＲ）技術(shù)是一種基于物理光學(xué)原理的研究生物分子相互作用的技術(shù)，起源于上世紀(jì)８０年代。隨著對ＳＰＲ性能和儀器系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，以及對不同生化樣本的測試，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于藥物先導(dǎo)化合物的篩選。ＳＰＲ在藥物研發(fā)中發(fā)揮著重要作用，適用于藥物篩選、藥物－靶標(biāo)相互作用研究和藥物代謝動力學(xué)研究等領(lǐng)域。作為分子互作檢測的＂金標(biāo)準(zhǔn)＂，ＳＰＲ已廣泛應(yīng)用到藥物的研發(fā)、生產(chǎn)與臨床申報(bào)等。
０１
ＳＰＲ設(shè)備系統(tǒng)
ＳＰＲ由三個核心部件（光學(xué)檢測系統(tǒng)、傳感器芯片和微流控系統(tǒng)），及其他部件組成。
光學(xué)檢測系統(tǒng)
用于檢測傳感器芯片表面附近的折射率變化。在分子相互作用過程中，分子之間的結(jié)合會改變折射率，導(dǎo)致共振角相對于結(jié)合分子的質(zhì)量成比例變化，從而能夠靈敏地檢測分子相互作用。
傳感器芯片
通過表面修飾的功能基團(tuán)偶聯(lián)生物分子。傳感器芯片是核心部件。傳感芯片又分為三個主要組成部分，分別是光波導(dǎo)耦合器件、金屬膜以及分子敏感膜。傳感器芯片通過共價(jià)連接、高親和力捕獲和疏水吸附等方法偶聯(lián)生物分子。
微流控系統(tǒng)
包括兩個液體傳送泵，精確輸送緩沖液和樣品，確保它們在傳感器芯片上的均勻分布，從而提高檢測靈敏度。
其他部分等
包括例如ＬＥＤ狀態(tài)指示器和溫度控制系統(tǒng)等。
ＳＰＲ儀器的主要組成部分： （Ａ） ＳＰＲ 光學(xué)檢測系統(tǒng) （Ｂ） 信號采集系統(tǒng) （Ｃ） 微流控系統(tǒng)［１］
０２
ＳＰＲ工作原理
當(dāng)光線與傳感器芯片的金屬膜層上的等離子體振蕩相互作用時，會發(fā)生共振現(xiàn)象。在ＳＰＲ實(shí)驗(yàn)中，通常將一種生物分子（如蛋白）固定在傳感器芯片的金屬膜層表面，再通過微射流卡盤將含有相互作用的分子溶液傳送至傳感器芯片表面，當(dāng)它們相互結(jié)合時，引起共振角發(fā)生變化。通過監(jiān)測這種共振角的變化，可以定量分析生物分子的親和力、結(jié)合動力學(xué)等參數(shù)。ＳＰＲ光學(xué)檢測系統(tǒng)則跟蹤檢測溶液與芯片表面的分子結(jié)合和解離的全過程。
由于其高度的自動化和靈敏特異性且具常規(guī)儀器方法難以比擬的實(shí)時，動態(tài)監(jiān)測優(yōu)點(diǎn)，所以ＳＰＲ被廣泛地應(yīng)用于各種生命現(xiàn)象分子機(jī)理研究。隨著ＳＰＲ技術(shù)的發(fā)展，各種ＳＰＲ檢測模式被開發(fā)出來以滿足特定的應(yīng)用需求。不同的ＳＰＲ檢測模式在生物醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用，提供了有關(guān)生物分子相互作用、結(jié)合動力學(xué)以及納米顆粒與生物系統(tǒng)之間相互作用的詳細(xì)信息。
０３
ＳＰＲ技術(shù)特點(diǎn)
實(shí)時動態(tài)監(jiān)測
樣品無需標(biāo)記
樣品需求量低
檢測過程快速
高通量，高靈敏度，高效率等
０４
ＳＰＲ應(yīng)用前景
ＳＰＲ技術(shù)已成為藥物發(fā)現(xiàn)和基礎(chǔ)研究的重要工具，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如蛋白－蛋白相互作用、蛋白－小分子藥物相互作用、核酸－蛋白質(zhì)相互作用、核酸－核酸相互作用、抗體－抗原分子親和力測定等。通過ＳＰＲ技術(shù)，可以實(shí)時、動態(tài)地監(jiān)測生物分子間的結(jié)合過程，獲取結(jié)合動力學(xué)參數(shù)（如結(jié)合速率常數(shù)，解離速率常數(shù)，平衡解離常數(shù)等），從而深入理解分子間的相互作用機(jī)制。此外，ＳＰＲ技術(shù)還可用于藥物開發(fā)、篩選、疾病診斷等領(lǐng)域。
Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＰＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［１］
總結(jié)
了解生物分子間的相互作用有助于深入理解復(fù)雜的生物學(xué)過程，并為疾病的預(yù)防和治療提供新視角。ＳＰＲ分子互作技術(shù)憑借其實(shí)時性、靈敏性、多樣性和靈活性，在生物醫(yī)學(xué)研究和藥物研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過ＳＰＲ技術(shù)，我們可以更全面地探索生物分子之間的相互作用，支持藥物研發(fā)和疾病診斷。隨著ＳＰＲ技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，我們對分子相互作用的認(rèn)識將愈加深入，為生命科學(xué)研究開辟更多可能。
參考資料：
［１］ Ｊｉｎｇｙａｏ Ｚｈａｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｉｎｔ Ｊ Ｎａｎｏｍｅｄｉｃｉｎｅ． ２０２４ Ｊｕｌ １１：１９：７０４９－７０６９． ｄｏｉ： １０．２１４７／ＩＪＮ．Ｓ４６８６９５．
［２］ Ｔａｍ Ｖｏ， ｅｔ ａｌ． Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ－ｓｕｒｆａｃｅ ｐｌａｓｍｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ： Ａ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｔｏ ｈｅｌｐ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ＲＮＡ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ． Ｍｅｔｈｏｄｓ． ２０１９ Ｓｅｐ １：１６７：１５－２７． ｄｏｉ： １０．１０１６／ｊ．ｙｍｅｔｈ．２０１９．０５．００５．
［３］ Ａｓａ Ｆｒｏｓｔｅｌｌ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｔｅｉｎ－Ｌｉｇａｎｄ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ ＳＰＲ Ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ． ２０１３：１００８：１３９－６５． ｄｏｉ： １０．１００７／９７８－１－６２７０３－３９８－５＿６．
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