组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
互补DNA靶标（target DNA）、单链DNA结合蛋白（ssDNA-binding protein）；样品基质：杂交缓冲液（2-SSPE/0.2% SDS）、水相样品
检测原理
SPR 传感基于金属-介质界面上表面等离子极化激元（SPW）的激发。p 偏振光经 Kretschmann 棱镜在约 50 nm 金膜外表面激发 SPW；当溶液中的分析物与固定在表面的识别元件结合时，界面局部折射率增加，SPW 传播常数改变，导致共振角、共振波长、反射强度或相位发生偏移。偏移量与结合生物量及分析物浓度相关，可实时监测结合/解离过程并计算结合与解离速率常数。对 DNA 杂交，ssDNA 探针捕获互补靶标 DNA；若靶标带荧光素标记，还可同步进行荧光成像。夹心法引入二抗或乳胶/金颗粒可放大响应。
检测灵敏度
LOD: 约 1 pg mm−2 表面覆盖量
效应效果
SPR 生物传感器具有通用性强、无需标记、可实时连续监测和灵活分析等优点，能同时提供定性与定量信息。其选择性主要依赖识别元件，可能受结构相似非靶标分子交叉干扰；非特异吸附和样品温度、组成引起的背景折射率波动会降低信噪比。直接检测目前约受限于 1 pg mm−2 的生物材料表面覆盖量；夹心法可用二抗或乳胶颗粒、金颗粒增强响应，小分子（分子量 <1,000）常用抑制法。作者认为其适用于生物医学、食品、蛋白质组学、免疫原性和药物发现，未来需提高检测限、多通道化和复杂样品识别层。
传感器的构成
- 基底/换能器：SF-10 玻璃盖玻片（n=1.727）上蒸镀 48 nm 金膜（Au），作为 SPR 换能基底。
- 自组装修饰层：11-巯基十二烷酸（MUA）在金表面形成自组装单分子层，提供羧基官能团。
- 静电吸附层：聚-L-赖氨酸（PL）静电吸附于 MUA 表面，用于固定识别元件。
- 识别元件：单链 DNA（ssDNA）探针经 1,4-苯二异硫氰酸酯（PDITC）衍生化固定于表面，用于捕获互补 DNA 靶标。
- 识别反应介质：2-SSPE/0.2% SDS 杂交缓冲液，维持 DNA 杂交反应并用于清洗非特异结合。
- 信号标记：荧光素（fluorescein）标记靶标 DNA，用于荧光成像检测。
- 读出系统：Kretschmann 构型成像 SPR 仪（632.8 nm HeNe 激光、SF-10 棱镜、CCD 相机）及 Molecular Dynamics FluorImager 575 荧光成像系统。
中文摘要
表面等离子共振（SPR）生物传感器是一类光学传感器，利用表面等离子极化激元探测溶液中分析物与固定在传感器表面的生物分子识别元件之间的相互作用。其主要应用包括生物分析物检测和生物分子相互作用分析，具有无标记、实时、可同时获得定性与定量信息以及相互作用动力学参数的优势。该技术已用于研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-脂质、蛋白质-核酸以及蛋白质与小分子药物、底物和辅因子等相互作用。除基础生物医学研究外，SPR 生物传感器还应用于食品分析、蛋白质组学、免疫原性评价和药物发现。本章综述了 SPR 技术的主要进展，概述了主要应用领域，给出了 SPR 传感器技术应用的实例，并讨论了未来发展方向。
英文摘要
Surface plasmon resonance (SPR) biosensors are optical sensors that use special electromagnetic waves (surface plasmon-polaritons) to probe interactions between an analyte in solution and a biomolecular recognition element immobilized on the SPR sensor surface. Major application areas include the detection of biological analytes and analysis of biomolecular interactions, where SPR biosensors provide benefits of label-free real-time analytical technology. The information obtained is both qualitative and quantitative and it is possible to obtain the kinetic parameters of the interaction. This new technology has been used to study a diverse set of interaction partners of biological interest, such as protein-protein, protein-lipids, protein-nucleic acids, or protein and low molecular weight molecules such as drugs, substrates, and cofactors. In addition to basic biomedical research, the SPR biosensor has recently been used in food analysis, proteomics, immunogenicity, and drug discovery. This chapter reviews the major developments in SPR technology. The main application areas are outlined and examples of applications of SPR sensor technology are presented. Future prospects of SPR sensor technology are discussed.