表面等离子共振(SPR)生物传感器 2011

A strategic and systematic approach for the determination of biosensor regeneration conditions.

Journal of immunological methods Drake AW, Klakamp SL
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组成图示

A strategic and systematic approach f... 传感器构成示意图

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传感器类型

表面等离子共振(SPR)生物传感器

检测对象

抗原(antigen, Ag);样品基质为 HBS-P 缓冲液(10 mM Hepes、150 mM NaCl、0.005% P-20,含 100 μg/mL BSA)

检测原理

单克隆抗体经 EDC/NHS 共价固定于 Biacore CM4 芯片表面,抗原注入后与 mAb 特异性结合,使 SPR 界面质量/折射率增加,共振角发生偏移,仪器以响应单位(RU)记录结合信号。结合相 RU 随抗原浓度升高而增大,解离相反映复合物解离速率;参考流路用于双参考扣除非特异变化。每次注入后用 glycine-HCl 脉冲解离复合物以恢复表面。该方法无酶或标记放大,信号直接来自结合质量变化。

检测灵敏度

效应效果

该方法通过七步自动注入评估再生方案。示例中,10 mM glycine-HCl pH 2.0 单脉冲导致后续抗原结合响应逐步下降;pH 1.5 单脉冲使表面失活;pH 2.5 两脉冲仍不能重现,而每次注入后六次 15 s 的 10 mM glycine-HCl pH 2.5 脉冲使第 4、5、7 次抗原传感器曲线完全重叠。随后完整动力学实验以 470 pM–15 nM 六浓度抗原三重注入,曲线高度重叠,表明表面在约 220 次再生脉冲后仍稳定。未报告 RSD、回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的对比。

传感器的构成

  • 基底/换能器:Biacore CM4 芯片,SPR 换能器,含羧甲基葡聚糖基质
  • 活化修饰层:EDC/NHS,活化芯片羧基以共价固定配体
  • 封闭层:ethanolamine,封闭残余活化羧基
  • 识别元件:monoclonal antibody (mAb),共价偶联于一个流路,特异性结合抗原
  • 参考表面:另一流路仅 EDC/NHS 活化并用 ethanolamine 封闭,用于双参考扣除

中文摘要

确定最佳表面再生条件是获得高效、稳健的蛋白质-蛋白质相互作用动力学数据的基础。本文提出一种系统、策略化的 Biacore 表面再生条件筛选方法,由自动化的七步抗原/缓冲液注入方案和配套数据判读算法组成。该方案依次进行四次抗原注入和三次缓冲液注入,每次注入后均施加同一候选再生程序,并通过比较第 1、4、5、7 次抗原结合响应的相对变化,判断再生循环是否充分、是否造成配体失活,以及表面是否可重复。方法以抗原与单克隆抗体相互作用为例:10 mM glycine-HCl pH 2.0 单脉冲导致响应逐步下降,pH 1.5 使表面失活,pH 2.5 两脉冲仍不足,最终每次注入后六次 15 s 的 10 mM glycine-HCl pH 2.5 脉冲使后续抗原响应完全重叠,并支持完整动力学实验。该方法可推广至任何需要表面再生的生物传感器检测。

英文摘要

Determining the optimal conditions for surface regeneration is fundamental for performance of efficient and robust protein-protein interaction kinetic studies. We devised a systematic methodology comprised of an automated seven-cycle analyte and buffer injection Biacore scheme and data interpretation algorithm. The efficiency and utility is illustrated using an antigen/monoclonal antibody interaction that required ultimately six pulses of acid for regeneration. This technique has broad applicability to any biosensor assay that requires regeneration of a surface.