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
可溶分析物（soluble analyte），如抗原（antigen）、单克隆 Fab（monoclonal Fab）、卵白蛋白（lysozyme）、肌红蛋白（myoglobin）；样品基质：SPR 流动相缓冲液（buffer/flow cell solution）
检测原理
SPR 生物传感器将一种结合伙伴固定于传感器表面，可溶分析物随流动相进入倏逝场敏感区。当分析物与固定化识别元件特异性结合时，表面附近生物大分子质量增加，引起局部折射率变化；SPR 仪器通过反射光强度或共振角变化实时记录传感器图。结合相信号随分析物浓度升高而增大，解离相随复合物解离而下降。理想情况下遵循拟一级双分子动力学，但表面位点异质性和质量传输限制会使表面附近局部浓度偏离体相，导致结合/解离曲线偏离单指数。文章强调通过多浓度全局拟合、表面密度/流速/粘度/竞争剂对照及分布模型校正。
检测灵敏度
—
效应效果
SPR 数据通常高度可重复，残差可接近数据采集噪声；文中示例单点模型 rmsd 为 3.42 RU，贝叶斯分布模型 rmsd 为 0.31 RU，建议信噪比约 100。通过流速（1、5、20、40 μL/min）、表面密度、粘度、竞争剂等对照可诊断质量传输限制；通过分布模型可区分高亲和位点与低亲和/非特异位点，如肌红蛋白-抗体体系 KD,1=1.4 nM（63%）、KD,2=79 nM（37%）。作者主张严格实验设计和模型检验是获得可靠亲和力/动力学参数、避免表面伪影的关键。
传感器的构成
- 换能基底：SPR 传感器表面（sensor surface），承载倏逝场并产生折射率相关信号。
- 固定化基质：羧甲基葡聚糖（carboxymethyl dextran, CMD）长链/短链基质（如 CM5 芯片），用于固定结合伙伴并降低非特异结合。
- 识别元件：固定化结合伙伴（immobilized binding partner），如抗体（antibody）、抗原（antigen）或配体，特异性结合可溶分析物。
- 被测物：可溶分析物（soluble analyte），如抗原、单克隆 Fab（monoclonal Fab）、卵白蛋白（lysozyme），由流动相输送至表面。
- 信号读出：SPR 光学检测系统，通过倏逝场折射率变化输出传感器图（sensorgram）。
中文摘要
本章系统介绍表面等离子共振（SPR）生物传感器数据的动力学分析方法，旨在测定固定于传感器表面的配体与溶液中可溶分析物之间生物分子相互作用的亲和力及结合/解离速率常数。作者强调，在解释 SPR 结合曲线时必须明确并严格检验分析模型所隐含的假设，并讨论这些假设对实验设计、数据采集和对照设置的影响。SPR 表面结合动力学偏离理想双分子拟一级结合动力学的两个最主要来源是质量传输限制和表面结合位点异质性。这些问题源于将一种结合伙伴固定于传感器表面以表征相互作用的固有方式。文章从数学建模、实验设计和实验控制三个层面，综述了质量传输限制与表面异质性对观测结合动力学的影响，以及识别、减轻和校正这些效应的策略，包括理想拟一级模型判据、两室质量传输模型、表面位点亲和力/速率常数分布、正则化与贝叶斯分析、流速/粘度/表面密度/竞争剂等实验诊断方法。
英文摘要
This chapter presents an introduction to the kinetic analysis of SPR biosensor data for the determination of affinity and kinetic rate constants of biomolecular interactions between an immobilized and a soluble binding partner. The need to be aware of and critically test the assumptions underlying the analysis models is emphasized and the consequences for the experimental design are discussed. The two most common sources of deviation in SPR surface binding kinetics from the ideal pseudo-first-order binding kinetics of bimolecular reactions are mass transport limitations and the heterogeneity of the surface sites. These problems are intrinsic to the use of a biosensor surface for characterizing interactions. The effect of these factors on the observed binding kinetics, and strategies to account for them are reviewed, both in the context of mathematical data analysis, as well as the design of the experiments and controls.