介绍

当涉及到用于生物传感、环境监测、临床诊断或阐明蛋白-蛋白相互作用的实时、无标记光学技术时，大多数研究人员通常会想到表面等离子体共振(SPR)技术。一般来说，SPR信号产生于薄金属表面生物分子相互作用导致的局部折射率变化，因此不需要标记，数据可以实时收集。传统的SPR已经建立了几十年，局域表面等离子体共振 (LSPR)技术也走向了商业化。这两种技术在仪器相关设计和检测细节的区别将在下面进行概述。

传统SPR的优势

Affinite的SPR仪器的核心技术使用了Kretschmann配置，其中入射光与连接到玻璃棱镜的薄金膜上的表面等离子体相互作用(图1)。消逝波垂直于金属表面传播到周围的样品介质中。这些消逝波对金属薄膜表面[1]到200-300nm范围内的任何折射率变化都很敏感。这是SPR检测灵敏度的关键，只有在这个区域内的折射率变化才会影响SPR的响应。例如，与表面受体结合的蛋白质的存在会引起表面等离子体条件的变化，从而改变SPR的响应，这在我们的仪器中是用波长测量的(可以很容易地转换为共振单位)。

图1所示 基于Kretschmann结构的SPR设计图像

是什么使Affinite的仪器成为大多数应用、质量控制和检测开发的******平台?

棱镜上的金膜厚度为50nm，已被证明能提供高灵敏的测量[2]。这也是市场上大多数SPR仪器的标准和******配置。此外，我们的SPR仪器使用波长模式，而不是角度。因此，光学组件使我们的平台保持紧凑和稳健，并减少受到物理振动或扰动产生的噪声的影响。最重要的是，由于这种技术的折射特性，光线不需穿透样本，可以使用血清和血浆等复杂的基质。自从几十年前传统的SPR出现以来，已经有无数的文献对金表面钝化以减少非特异性吸附进行了研究。Affinite同时也优化了一种名为Afficoat的独特试剂，可以降低生物样本与芯片表面的非特异结合。最重要的是，由于我们易于使用的SPR平台、直观的软件和创新的KNX2泵模块，获得感兴趣的生物分子相互作用的动力学和亲和力信息非常简单。

传统SPR在生物传感、分析开发和其他应用方面的主要优势

*最少的样品准备

*可用于复杂的样品，如临床样本

局域表面等离子体共振技术LSPR呢?

LSPR使用的不是金属薄膜，而是圆形的纳米颗粒以及其他形状的纳米颗粒，比如直径通常小于100nm的纳米圆盘、纳米棒和纳米三角形[3]，它们要么用于溶液中，要么固定在透明的基底上。对于固定的LSPR, SPR信号依赖于介质的局部折射率。当入射光激发纳米颗粒时，表面等离子体激元(或自由电子振荡)被限制在纳米颗粒的边界内(图2)。LSPR采用透射模式，峰值吸收波长的偏移将对应于纳米颗粒表面局部折射率的变化。

图2  局域表面等离子体共振技术LSPR光路示意图

虽然LSPR看起来是一个更简单的过程，但在信号重复性、灵敏度和信噪比方面面临一系列问题。由于LSPR等离子体激元峰增宽，传感器性能等问题，检测时可能会发生结果重复性低的问题。这可能与纳米颗粒的辐射阻尼，以及这些纳米颗粒的尺寸、形状、表面粗糙度和材料不均匀性的组合有关[4,5]。如果纳米颗粒表面与聚集体不一致，则固定蛋白的密度可能会发生变化，这会影响灵敏度。此外，LSPR实验的噪声也高于传统的SPR[7,8]。当低浓度的分析物被检测时可能会遇到信噪比问题。众所周知，随着实验的进行，纳米颗粒的量会相应减少[7,9]。

虽然自21世纪初[6]以来，关于LSPR的文献数量开始增加，但在纳米粒子表面化学的优化方面仍有差距。而纳米颗粒的非特异性结合一直是一个难以克服的问题[6,9]。当涉及临床样本这样的复杂基质时，尤其如此[9]。

结论

传统的SPR和LSPR通过不同的光路设计提供信号。然而，平面金属薄膜的表面化学性质更加稳定，而且SPR信号不像LSPR那样严重依赖于纳米颗粒的性能和质量。纳米颗粒的表面化学必须精细控制，其性能才得以保障。进一步探索LSPR现象和其应用依然需要一个过程。

总之，传统的SPR工具，如Affinite instruments提供:

*金薄膜的均匀性，检测重复性好

*基于波长检测的仪器设计，运行稳定

*对于复杂的生物样品，亦能提供优良的检测效果

*完善的表面修饰策略，临床应用的案例，以及著名的期刊文献

考虑到以上所有观点，Affinite的SPR仪器基于传统的SPR技术设计，因为它是一种更可靠的方法，可以为研究人员提供高质量的数据，没有任何不确定性。

Affinite优势

✓Affinite Instruments的P4SPR、qSPR是一种非常友好的检测仪器。

✓与传统的ELISA免疫分析相比，Affinite Instruments的SPR仪器提供快速、实时的亲和力和动力学数据。

✓简单----轻松易学，快速取得试验结果。

✓多功能性----生物制药，生物传感，分析方法开发及应用。

✓经济----实惠，方便。

Affinite Instruments公司的SPR仪器使用性价比高，实验耗材传感芯片价格友好，是一款真正普通实验室即可买得起用得起的互作检测仪器，同时免于维护的负担。

文献参考

[1] Maxime Couture, Ludovic S. Live, Anuj Dhawan and Jean-Francois Masson. EOT or Kretschmann configuration? Comparative study of the plasmonic modes in gold nanohole arrays. Analyst, 2012, 137, 4162.

[2] Gwon, H.R.; Lee, S.H. Spectral and angular responses of surface plasmon resonance based on the Kretschmann prism configuration. Mater. Trans. 2010, 51, 1150–1155.

[3] Amanda J. Haes, Richard P. Van Duyne. A unified view of propagating and localized surface plasmon resonance biosensors. Anal Bioanal Chem, 2004, 379, 920–930.

[4] Mikael Svedendahl, Si Chen, Alexandre Dmitriev, and Mikael Kall. Refractometric Sensing Using Propagating versus Localized Surface Plasmons: A Direct Comparison. Nano Lett., 9, 2009, 4428-4433.

[5] K, Takemura. Surface Plasmon Resonance (SPR)- and Localized SPR (LSPR)-Based Virus Sensing Systems: Optical Vibration of Nano- and Micro-Metallic Materials for the Development of Next-Generation Virus Detection Technology. Biosensors, 2021, 11, 250.

[6] M.-Carmen Estevez, Marinus A. Otte, Borja Sepulveda, Laura M. Lechuga. Trends and challenges of refractometric nanoplasmonic biosensors: A review. Anal. Chim. Acta, 2014, 806, 55–73.

[7] Jacqueline Jatschka, André Dathe, Andrea Csáki, Wolfgang Fritzsche, Ondrej Stranik. Propagating and localized surface plasmon resonance sensing — A critical comparison based on measurements and theory. Sens. Bio-Sens. Res., 2016, 7 62–70.

[8] Chanda Ranjit Yonzon, Eunhee Jeoung, Shengli Zou, George C. Schatz, Milan Mrksich, and Richard P. Van Duyne. A Comparative Analysis of Localized and Propagating Surface Plasmon Resonance Sensors: The Binding of Concanavalin A to a Monosaccharide Functionalized Self-Assembled Monolayer. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 12669-12676.

[9] Andreas Dahlin. Biochemical Sensing with Nanoplasmonic Architectures: We Know How but Do We Know Why? Annu. Rev. Anal. Chem., 2021, 14, 281–9.