Immunosensor Based on Surface Plasmon Resonance for Antigen Recognition

A novel immunosensor based on surface plasmon resonance（SPR） has been developed for the recognition of antigen. The sensor was designed on the basis of the fixed angle of incidence and measuring the reflected intensities in a wavelength range of 430--750 nm in real-time. An ultra-bright white light-emitting diode（LED） was used as the light source. Molecular self-assembling in solution was used to form the sensing membrane on gold substrate. It has been seen that the sensitivity of the SPR sensor with 3-mercaptopropionic acid（MPA）/protein A（SPA） sensing membrane is considerably higher than that with MPA or SPA modified sensing membrane. The kinetic processes on the sensing membrane were studied. The human B factor（Bf）, an activator of complement 3（C3）, was recognized among the other antigens. This sensor can also be used for other antigen/antibody or adaptor/receptor recognition. Under optimized experimental conditions, the sensor has good selectivity, repeatability, and reversibility.     

基于自组装多层膜的葡萄糖表面等离子体共振传感器

利用伴刀豆球蛋白A和糖类的特异性相互作用, 研制了葡萄糖表面等离子体共振传感器. 传感器的敏感膜是构建于金膜表面的伴刀豆球蛋白A/葡聚糖自组装多层膜. 在葡萄糖的存在下, 该自组装多层膜被分解, 引起表面等离子体共振信号的显著变化, 信号变化的大小与葡萄糖的浓度相关. 结果表明, 利用该传感器可以选择性地检测0.1～50 mmol•L^－1浓度范围内的葡萄糖, 且敏感膜可以多次再生使用.     

Indirect Inhibitive Immunoassay for Estradiol Using Surface Plasmon Resonance Coupled to Online In-Tube SPME

Abstract

A new immunoassay method using surface plasmon resonance (SPR) coupled with online, in-tube, solid-phase microextraction (SPME) was developed and applied to detect estradiol in human serum and seawater using an indirect inhibitive immunoassay format. The binding of antibody was inhibited by estradiol in a dose-dependent manner, and the calibration curve was generated by linear fit over the range of 0.3125–20.0 ng/ml, with a correlation coefficient of R² = 0.99996. The detection limit (S/N = 3) was 0.17 ng/ml. This study demonstrates, for the first time, the feasibility of in-tube SPME-SPR to determine estradiol in human serum and seawater.     

基于局域表面等离子体共振效应的光学生物传感器*

贵金属纳米粒子表现出许多常规块体材料所不具备的优异性能,其中局域表面等离子体共振 (LSPR) 特性是研究热点之一。LSPR 的形状和位置与纳米粒子的组成、大小、形状、介电性质以及局域介质环境密切相关。基于这一特性,贵金属纳米粒子已广泛应用于光学生物传感器、光过滤器和表面增强光谱等领域。本文对各种结构的贵金属纳米粒子的制备方法及其在光学生物传感器中的应用进行了综述,并对 LSPR 纳米传感器的未来发展前景做了展望。     

表面等离子体共振成像*

发展建立新型的高通量分析方法是生命科学研究中海量组分检测的关键。表面等离子体共振成像(SPRI)作为新近发展起来的高灵敏分析方法,能以微阵列形式实时检测研究各种分子作用的过程,被认为是一种非常有潜力的多功能高通量研究平台。本文对SPRI的基本原理、在膜性能和生物分子相互作用研究的应用,以及新的技术发展作了较详细的评述,着重讨论了SPRI的最新发展水平,并对其发展前景进行了展望。     

一种糖生物传感芯片制备的新方法

建立了一种用于SPR生物传感器分析的糖生物传感芯片制备新方法。在已二胺大量过量的情况下，海洋硫酸多糖911还原末端的半缩醛基与已二胺的一个氨基进行还原胺化反应，引入一个伯氨基，该伯氨基进一步与sulfo-NHS-biotin反应，使911的还原末端生物素化，通过预偶联到GM5芯片上的链酶抗生素抗体，以俘获法将生物素化的911固定到芯片表面。该方法避免已有固定方法对糖内部结构的破坏，减少了非特异性耦联，能更好地反映糖类与其它分子的相互作用特性，且操作简单，适应于多数具有还原末端的糖类。911经该方法固定后，利用SPR生物传感器，研究了其与HIV gp120蛋白V3区的相互作用动力学，初步证明两者之间存在强烈的相互作用，KA与KD分别为：2.25e5与4.44e-6。     

基于表面等离子体子共振的B因子传感器

以分辨率较高的一米光栅单色仪为分光系统,光电倍增管为检测系统,改进了自行组装的表面等离子体子共振(SPR)传感装置,提高了仪器的检测能力约50倍,对于发展改变波长模式的SPR传感器具有重要意义。以对金和抗体均有较强吸附作用的葡萄球菌A蛋白为基底膜,观测了人的B因子抗体和抗原之间免疫反应的动力学过程,并研究了B因子的定量测定。结果表明,B因子抗原的浓度在0.02～5μg/mL范围内与信号的响应值呈线性关系。该传感器灵敏度高,选择性和重现性均好。     

表面等离子体共振光谱技术与电化学方法联用及其应用

表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）技术是利用金属薄膜光学耦合产生的物理光学现象建立的一种非常灵敏的光学分析手段. 近年发展的电化学表面等离子体共振（Electrochemical Surface Plasmon Resonance,EC-SPR）是将时间分辨表面等离子体共振光谱技术与电化学方法联用的一种新技术. 本文介绍了SPR和EC-SPR的基本原理,并重点阐述了时间分辨SPR光谱技术与电化学方法联用及应用,该技术已广泛地应用于反应动态过程研究、生物化学传感器、电极/溶液界面的表征、动力学常数的测定以及生物分子相互作用等领域.     

电化学表面等离子体共振技术

电化学表面等离子体共振(electrochemical surface plasmon resonance,ESPR)技术是近年发展起来的、将表面等离子体共振技术与电化学方法联用的一种新方法。本文在阐明ESPR基本原理及其主要联用方法的基础上,对ESPR技术在金属离子定性/定量分析、纳米薄膜原位动力学研究、电化学聚合反应过程研究、ESPR生物传感等方面的应用进行了详细评述,并提出了提高ESPR检测灵敏度、ESPR与其他技术的联用以及测量装置的微型化、自动化是今后ESPR技术的发展方向。     

表面等离子体共振传感技术和生物分析仪

表面等离子体共振（surface plasmon resonance, SPR）传感技术是生物化学分析领域常用的分析手段和研究工具,与其相关的研究不计其数,发展日新月异。本研究小组从事SPR传感技术研究近十年,从初期的理论研究、仿真计算、传感器设计以及全自动SPR生物分析仪开发与应用研究,到目前的传感器性能提高、应用拓展,时刻关注着该项技术的最新动态。本文系统综述了SPR传感技术和生物分析仪的原理、结构以及主要功能模块,SPR传感器的调制类型、耦合方式以及SPR成像传感器;介绍了结合局域表面等离子体共振（local surface plasmon resonance, LSPR）技术、改进金属膜系设计、优化数据处理算法等提高SPR生物分析仪性能的方法;阐述了SPR传感技术和生物分析仪的最新进展,包括SPR技术和微流控芯片、电化学技术、表面增强拉曼散射技术（SERS）的联用;列举了SPR生物分析仪在临床诊断、药物筛选、生物分子研究、食品安全和环境监测等领域的应用实例;最后,分析了SPR生物分析仪面临的主要问题以及未来的发展趋势。     

表面等离子体共振技术在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的应用

表面等离子共振(SPR)近年来迅速发展为用于分析生物分子相互作用的一项技术.该技术无需标记、特异性强、灵敏度高、样品用量小,可实现在线连续实时检测.目前SPR已被广泛应用于免疫学、蛋白质组学、药物筛选、细胞信号转导、受体/配体垂钓等领域.该文阐述了基于表面等离子体共振技术生物传感器的基本原理和技术流程,综述了SPR在蛋白质-蛋白质相互作用动力学研究、蛋白质结构及功能研究、蛋白质突变和碎片分析、信号转导中的应用以及SPR在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的多项关键技术.指出SPR通过与光谱、电化学等多技术联用后,可以获得更加详实的信息.     

Determination of Lysozyme by Thiol-Terminated Aptamer-Based Surface Plasmon Resonance

A sensitive and selective surface plasmon resonance (SPR) aptasensor has been developed for the real-time determination of lysozyme. The thiol-terminated lysozyme aptamer was covalently attached to the surface of sensor through Au–S bonding. In the presence of lysozyme, the aptamer captured lysozyme on the surface and enhanced the SPR signal that was proportional to the concentration of lysozyme. Under the optimized conditions, the SPR signal was linear with lysozyme concentration from 1 to 100?µmol/L. The detection limit for lysozyme was 0.5?µmol/L. The aptasensor also provided high specificity for lysozyme and was unaffected by other proteins. This aptasensor provides rapid, simple, and sensitive determination of lysozyme detection and a promising strategy for other proteins.     

一种利用同一表面等离子体共振传感器检测多种残留物的方法

提出了一种新的利用基于表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)的生物光学传感器检测多种残留物的方法. 引入分子标记技术, 在修饰有羧甲基葡聚糖的芯片表面固定一层抗分子标记物的抗体, 通过对待测样品的两步孵育, 将对多种残留物的检测转化为对同一标记物的测量. 实验采用的分子标记物为牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin, BSA), 分别标记了四种被测物: 卡那霉素、三聚氰胺、氨苄青霉素和链霉素. 对四种被测物的水溶液进行了检测, 检测限分别为50, 10, 1.25和10 ng/mL, 均低于各自的最大残留检出限(Maximum Residue Limit, MRL). 该检测方法解决了原有竞争抑制法在检测时传感器的专一性问题, 实现了传感器的通用性, 同时该方法可推广到其他免疫法检测的领域, 使免疫传感器、免疫试纸等通用性增强.     

Continuous Immunoassay for Sulfamethazine by Surface Plasmon Resonance-Based Biosensor

Regeneration of the sensor chip surface is difficult in many surface plasmon resonance (SPR) biosensor assays. Improper regeneration will reduce life span of the sensor chip and decrease the quality of the data. Considering the advantages of reducing the regeneration frequency, a theoretically feasible continuous SPR biosensor immunoassay for sulfamethazine (SMT) was developed. In the continuous inhibitive immunoassay, the sensor chip surface is regenerated only once after a definite number of tests instead of every test. The SMT-bovine serum albumin (BSA) conjugate was covalently immobilized to a carboxymethyldextran modified gold film. The immobilization conditions of the antigen were studied and the working dilution of the antibody was optimized. The antibody was mixed with SMT of different concentrations prepared with PBS buffer to construct the calibration curve. The limit of detection was 0.5 ng mL^?1. The continuous SPR biosensor assay was proved to be simpler and more practical than a normal one.     

Surface Plasmon Resonance Biosensors Incorporating Gold Nanoparticles

SPR biosensing is increasingly popular for the detection of a multitude of biomolecules. It offers label‐free detection and study of proteins, nucleic acids, and other biomolecules in real time. A recent trend involves incorporation of AuNPs, either within the sensing surface itself or as signal enhancing tagging molecules. The importance of AuNP and detecting agent spacing is described and techniques using macromolecular spacing aids are highlighted. Recent methods to enhance SPR detection capabilities using gold nanoparticles are reviewed, as well as device fabrication and the results of incorporation. SPR detection is a highly versatile method for the detection of biomolecules and, with the incorporation of AuNPs, shows promise in extending it to a number of new applications.

     

生物分子相互作用动力学的表面等离子体共振研究方法

表面等离子体共振及其成像方法以其免标记、可实时动态原位跟踪反应过程而在生物分子相互作用动力学及其常数测定研究中凸显优势,近年来这方面的研究进展迅速,但缺乏必要的总结归纳.为此,本文就这一主题所涉及的关键研究方法与应用进展作简要的归纳分析并展望了该领域的发展前景.     

一种基于共振角度测量的小型SPR传感器

合成了一种光学有机玻璃并进行了性能表征，用其制作了一种不规则六面体光学棱镜，采用这种光学棱镜，以发光二极管为光源，线阵CCD为检测器，组装了一种共振角度同时测量的小型SPR传感装置，讨论了影响该传感器灵敏度，分辨率和线性范围的因素，将其用于乙醇和磷酸二氢钾的检测，获得了较好的结果。     

基于金银合金薄膜的波长检测型表面等离子体共振传感器

从实验和理论两方面详细研究了金银合金膜表面等离子体共振(SPR)传感器在可见光波段的敏感特性.实验方面,通过在玻璃基底上溅射50 nm厚的金银合金薄膜制备了一种新型的SPR传感芯片,并且自行搭建了基于Kretschmann结构的波长检测型SPR传感器测试平台.利用不同浓度的氯化钠(NaCl)水溶液和浓度为10μmol·L-1的牛血清蛋白(BSA)水溶液分别作为折射率样品和分子吸附样品,研究了传感器的折射率灵敏度和吸附灵敏度,并与金膜和银膜SPR传感器进行了对比研究.结果表明,对于折射率灵敏度的测试,金银合金膜SPR传感器大幅高于金膜SPR传感器,略低于银膜SPR传感器;而对于吸附敏感的研究,金银合金膜SPR传感器的灵敏度与银膜SPR传感器相近,是金膜SPR传感器的3倍.理论方面,利用菲涅尔公式和等效折射率计算公式仿真计算了这三种薄膜结构的SPR传感器的灵敏度和精确度,结果指出金银合金膜SPR传感器的灵敏度与银膜SPR传感器接近,是常规金膜SPR传感器的2.31倍,而半高峰宽仅为金膜和银膜SPR传感器的1.36倍.在稳定性方面,金银合金膜SPR传感器与金膜SPR传感器均具有良好的化学稳定性,而银膜SPR传感器较易氧化,使用寿命低,不常被采用.综上,金银合金膜在改善传感器灵敏度的同时,不会降低精度,是一种高灵敏、低成本、良好稳定性的SPR传感器敏感材料.     

表面等离子体共振技术测定畜禽肉中泰乐菌素含量

建立了一种基于表面等离子体共振(SPR)技术测定畜禽肉中泰乐菌素残留的新方法.用传感芯片(Sensor chips CM5),以25%ACN-0.25 moL/L NaOH为再生溶液,HBS-EP为缓冲溶液,流速为40 μL/min,运用表面等离子体共振(SPR)技术测定畜禽肉中泰乐菌素的含量,结果表明泰乐菌素在32 ng/mL范围内,在Sensor chips CM5表面所产生的相对共振强度与质量浓度有良好的响应关系,平均回收率为80.0%～99.5%,RSD为2.0%～4.7%,检出限为0.03 ng/mL.该方法简便、灵敏,可以为产品的安全与质量控制提供快速分析方法.