SPR基本原理应用及进展Word格式文档下载.docx
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全反射的光波会透过光疏介质约为光波波长一半的一个深度,在沿界面流动约半个波长在返回光密介质。
光的总能量没发生改变。
透过光密介质的光波成为消逝波。
3、如果把金属的价电子看成是均匀正电荷背景中运动的电子气体,这实际上也是一种等离子气体。
当金属收到电磁干扰时,形成等离子波,金属中电子密度分布会变得不均匀。
金属表面等离子波
形成表面等离子体共振的必要条件之一是金属与介质界面的存在。
在金属表面,电子的横向(垂直于表面)运动受到表面的阻挡,因此在表面上形成了电子浓度的梯度分布,并由此形成局限于表面上的等离子体振荡。
Stem和Fam将此振荡在表面上形成的电子疏密波定义为表面等离子体子(SP)。
4、
SPR仪光学原理
当消逝波与表面等离子波发生共振时,检测到的反射光强度会大幅减弱。
能量从光子转移到表面等离子,入射光的大部分能量被表面等离子体吸收,使得入射光的能量急剧减少。
从图中发射光强的响应曲线看到一个最小的尖峰,此时对应的入射光波长为共振波长,对的入射角为SPR角。
SPR角随金属表面折射率变化而变化,而折射率的变化又与金属表面结合的分子质量成正比。
这就是SPR对物质结合检测的基本原理。
SPR仪检测原理
二、SPR检测的类型
(1)直接检测
(2)夹心反应
(3)替代反应
(4)竞争抑制反应
a、操作简单
b、相对分子质量>
10kDA
图1.直接检测原理示意图
a、相对分子质量>
5000Da
b、更高的灵敏性及选择性
图2.夹心反应原理示意图
a、可用于检测小分子
b、可用于荧光分析
c、此类型稀少
图3.替代反应原理示意图
a、对于小分子待测物具有较高灵敏性
b、应用范围广
c、可再生
图4.竞争抑制反应原理示意图
三、SPR特点
1、可进行实时检测
2、无需样品标记
3、样品用量少
4、灵敏度高,应用范围光
5、不需对样品进行前处理
6、能测量浑浊甚至不透明样品
四、SPR的结构
SPR仪的结构示意图
以Biacore3000为例,Biacore3000的工作单元有:
·
两个液体传送泵:
其中一个泵负责保持稳定流速的液体流过传感芯片表面,另一个泵负责自动进样装置中的样品传送。
自动上样装置(autosampler):
负责样品的混合、注射和回收。
一体化U型射流器(Integratedu-FluidicCartridge,IFC):
包含液体传送通道,样品环和阀门。
检测单元:
包括能够产生和测量SPR信号的光电组分。
四个可探测的液体池(flowcell):
该液体池通过将IFC靠在传感芯片上而形成。
微处理装置(microprocessors):
它能控制泵,自动上样装置,和IFC的阀门并且能对SPR信号作基本的处理
Biacore3000的液体流路简图
五、SPR的工作
1、温度控制
Biacore3000采用Peltier元件来控制传感芯片的表面温度。
如果温度不稳定,仪器前部面板上的黄色LED(light-emittingdiode)会不停的闪烁。
通过预先设定,我们可以把温度控制在4-40º
C之间任意一点。
2、LED状态指示器
3、SPR仪的传感芯片(sensorchip)
几种芯片:
A.CM5传感芯片
B.CM4传感芯片
C.CM3传感芯片
D.SA传感芯片
E.NTA传感芯片
F.HPA传感芯片
G.L1传感芯片
六、配体与传感芯片的偶联方法
(1)氨基偶联法
(2)配体巯基偶连
(3)醛基偶连法
七、基于波长调制的SPR传感器
1、波长调制法:
固定入射光的角度,改变入射光的波长,观测入射光的归一化强度。
2、美国热电公司分子光谱部以其10年傅立叶变换红外技术经验结合最新的SPR技术推出了崭新的FT-SPR检测模块-SPR100,与角度扫描型SPR检测技术不同,SPR-100的特征是在SPR检测体系中固定入射光的角度,当在某一特定波长发生等离子共振现象时,入射的p-偏振光能量几乎被完全吸收,从而检测到金属表面分子间的相互作用。
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