SPR技術的發展、原理及優勢和應用領域介紹
SPR，即表面等離子共振 (Surface Plasmon Resonance, SPR)，簡單來說，它通過檢測生物傳感芯片上配位體與分析物之間的相互作用情況，進而探測物質的性質和結構。通過這一技術，我們能夠實時、精準地分析樣品中的分子、蛋白質、DNA 等各類有機、無機物質，為科研、工業生產和醫學診斷等領域帶來了巨大的幫助，但是 SPR 可不是一項新技術哦！
圖 1. SPR 技術發展歷程。
發展至今，SPR 已成為生命科學研究領域不可或缺的研究工具。
SPR 是一種物理光學現象。簡單來說，SPR 就是根據金屬表面偶聯的配體是否與分析物結合而產生不同的共振角，通過監測共振角度的變化，可以推斷出生物分子相互作用的親和性、親合常數、結合動力學等信息。因此，SPR 技術在藥物篩選、蛋白質-蛋白質相互作用研究、抗體-抗原結合等領域具有廣泛應用和重要價值。
圖 2. SPR 原理圖。
原理：當光源發出的偏振光以一定的角度入射到棱鏡中，在棱鏡與金屬的界面處發生全反射，而光會在金屬表面介質中傳輸振幅呈指數衰減的倏逝波，同時引發金屬表面的自由電子產生表面等離子波，等離子波與倏逝波發生共振時，其反射光強度會大幅度地減弱。反射光強度最低時的暗帶所對應反射角即為共振角。當有生物分子與金屬表面的薄膜結合或與已吸附的分子相互作用時，這種等離子體波的特性會發生變化，導致共振角度發生偏移 (從 A 到 AB 的偏移)[10]。
這種偏移可通過檢測入射光的反射角度變化來實現。借助 SPR 儀器的檢測系統，可以實時、定量地測量共振角度的變化，從而得到親和力相關信息。
目前常用的檢測分子間相互作用力的主流方法分為 4 種：表面等離子共振 (SPR)、拉下實驗 (GST pull-down)、免疫共沉淀 (IP)、酶聯免疫吸附實驗 (ELISA)。其中，SPR 技術是生命科學基礎研究、藥物研發與醫學診斷分析領域動力學及親和力分析的首選檢測方法，也是檢測生物分子相互作用的 “金標準”。
▐ SPR 檢測有什么特點？
- 實時檢測，能動態監測生物分子相互作用的全過程；
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無需標記樣品，保持了分子活性[11]；
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樣品需要極少，一般一個表面僅需要 100 μg 蛋白；
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檢測過程方便快捷，靈敏度高；
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應用范圍廣泛；
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高質量的分析數據；
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能跟蹤監控固定的配體的穩定性[12]。
- 有無結合 (Yes or No)
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結合的特異性和選擇性 (Specificity)
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兩種分子的結合強度 -- 親和力 (Affinity)
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結合和解離的快慢和復合體的穩定性 -- 動力學 (Kinetics)
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分子結合的溫度與熱力學特征 (Thermodynamics)；
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目標分子活性含量的檢測 (Concentration)。
自 Liedberg[5][6] 等人于 1983 年首次運用 SPR 技術進行抗原抗體相互作用分析以來，SPR 技術已廣泛應用于基礎生命科學、制藥、食品及環境科學等領域。近幾年，新的技術理論和方法學的發展又推動了 SPR 技術向小分子的相互作用研究、藥物篩選、臨床診斷、蛋白質組學等新興的應用領域不斷擴展。目前，SPR 技術在科學研究中發揮出越來越重要的作用。
▐ 我們將為您提供哪些服務？
MCE 使用 Biacore T200 儀器，可以進行抗原-抗體、蛋白-蛋白、抗體-受體、VLP 蛋白-抗體、蛋白-小分子化合物等的親和力分析，為客戶提供定制的多樣性服務。
通過 SPR 技術，使用 Biacore 儀器測定不同濃度下 Human NKp30 蛋白與 Human B7-H6 蛋白的親和力。利用 T200 的分析軟件，采用 1：1 binding 的分析模式對其結合和解離進行分析，其親和力常數為 0.275 μM。
圖 3. NKp30, Human (hFc) captured on CM5 Chip via Protein A can bind Biotinylated B7-H6, Human (His-Avi) (HY-P78076）with an affinity constant of 0.275 μM as determined in SPR assay.
【案例 2】
驗證二：蛋白與抗體親和力測定
【案例 1】
通過 SPR 技術，使用 Biacore 儀器測定不同濃度下 Human Claudin18.2 VLP 蛋白與 Anti-Claudin18.2 Antibody 抗體的親和力。利用 T200 的分析軟件，采用 1：1 binding 的分析模式對其結合和解離進行分析，其親和力常數為 1.01 nM。
【案例 2】
MCE 致力于為科研機構、醫藥機構、工業企業和創新團隊提供 SPR 檢測技術服務，如有任何疑問或需求，歡迎隨時與我們聯系。我們的專家團隊將全力支持您的研究項目，助您取得更大的突破和成功。
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EGFR Protein, Human (HEK293, His) EGFR 是受體酪氨酸激酶中的表皮生長因子受體（HER）家族中的一員，是一類重要的跨膜受體。在細胞生理過程中發揮增殖和抗凋亡等重要作用。 |
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AXL Protein, Human (HEK293, His) AXL 是一種受體酪氨酸激酶，負責介導 PI3K 等信號通路的細胞外信號向胞內的轉導，廣泛參與調節細胞的生存、增殖、遷移與分化。 |
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BMP-4 Protein, Human (E. coli，His) BMP-4 是一種多效性配體蛋白，屬于 TGFβ 家族，參與血管系統循環，可以激活血管細胞上的受體。 |
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Fc gamma RIIA/CD32a Protein, Human (HEK293, His) CD32，也稱為 FcγRII 或 FCGR2，是屬于 Ig 基因超家族的表面受體糖蛋白。CD32 在細胞反應調節和免疫復合物的吸收具有重要作用。 |
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FcRH5/FcRL5 Protein, Human (HEK293, C-His) Fc受體樣蛋白5是在人中由 FCRL5 基因編碼的蛋白。 |
參考文獻：
[1] Wood R W. XLII. On a remarkable case of uneven distribution of light in a diffraction grating spectrum[J]. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 1902, 4(21): 396-402.
[2] Fano U. The theory of anomalous diffraction gratings and of quasi-stationary waves on metallic surfaces (Sommerfeld’s waves)[J]. Journal of the Optical Society of America A, 1941, 31(3): 213-222.
[3] Duan Y Y, et al. Surface plasmon resonance biosensor-based immunoassays[J]. Letters in Biotechnology, 2002, 13(4): 264-268.
[4] Kretschmann E, et al. Notizen: radiative decay of non radiative surface plasmons excited by light[J]. Zeitschrift Für Naturforschung A, 1968, 23(12): 2135-2136.
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[6] Nylander C, et al. Gas detection by means of surface plasmon resonance[J]. Sensors and Actuators, 1982, 3: 79-88.
[7] Cullen D C, et al. Detection of immuno-complex formation via surface plasmon resonance on gold-coated diffraction gratings[J]. Biosensors, 1987, 3(4): 211-225.
[8] Ahn S W, et al. Integration of electro-optic polymer modulators with low-loss fluorinated polymer waveguides[J]. Optics Letters, 2002, 27(23): 2109-2111.
[9] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：三部[M]. 北京：中國醫藥科技出版社，2020：3429.
[10] Nguyen HH, et al. Surface plasmon resonance: a versatile technique for biosensor applications. Sensors (Basel). 2015 May 5;15(5):10481-510.
[11] Schasfoort RBM, et al. Trends in SPR Cytometry: Advances in Label-Free Detection of Cell Parameters. Biosensors (Basel). 2018 Oct 30;8(4):102.
[12] Vachali PP, et al. Surface plasmon resonance (SPR)-based biosensor technology for the quantitative characterization of protein-carotenoid interactions. Arch Biochem Biophys. 2015 Apr 15;572:66-72.
