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SPR分子互作分析的原理與實驗流程
更新更新時間：2025-01-13
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SPR分子互作分析是一種無標記、實時監測分子相互作用的技術，廣泛應用于生物分子間的結合動力學、親和力評估以及藥物篩選等研究領域。它利用表面等離子共振效應來檢測分子間的相互作用，無需添加熒光標記或放射性標記，具有高靈敏度和實時性。 
一、原理
基本原理是利用光的全反射現象及表面等離子共振效應。具體來說，當特定波長的光照射到金屬薄膜表面時，如果光的入射角度恰當，表面會激發出電子的集體振蕩。當分子與表面上的探針結合時，會引起表面折射率的變化，從而改變光的反射角度或強度。通過監測反射角或反射光強度的變化，可以獲得關于分子間相互作用的信息。
表面等離子共振效應：光照射到金屬表面時，部分光會在表面引發等離子體波動，并產生共振現象。這個現象對表面折射率非常敏感。
結合與解離的反應：當目標分子與固定在傳感器表面的探針分子結合時，表面折射率增加，從而改變反射光的強度或角度。通過監測這些變化，可以分析分子間的結合動力學、親和力等特性。
二、實驗流程
SPR分子互作分析的實驗流程通常包括以下幾個關鍵步驟：
1.傳感器芯片的準備
芯片選擇：SPR實驗需要使用金屬表面的傳感器芯片，常用的材料為金或鉑等。傳感器芯片的表面需要進行修飾，以便固定探針分子。
表面功能化：通過化學反應或物理吸附等方法，將目標分子或其衍生物固定到芯片表面。常見的固定方法包括硅烷化、鏈霉親和素-生物素相互作用等。
2.流動池的準備
流動池安裝：流動池是實驗中樣品溶液流過的通道。可以通過流動池來控制溶液的流動速度和濃度，模擬不同條件下的分子互作。
溶液準備：通常使用緩沖液作為流動池中的載體液，確保溶液的pH、離子強度等條件適合分子結合。
3.目標分子的結合
注入目標分子：將含有目標分子的樣品溶液注入到流動池中，使其與固定在傳感器表面的探針分子發生反應。目標分子的結合會引起表面折射率的變化，導致反射光的變化。
監測結合過程：通過儀器監測反射光的變化，并實時記錄反射角或反射強度的變化曲線，該曲線反映了分子與表面結合的過程。
4.結合動力學分析
數據分析：結合反應的監測結果，通過對反射光強度變化的分析，可以繪制出結合反應的動力學曲線。通過模型擬合，可以計算出結合常數、反應速率常數等重要參數。
結合與解離：一般在注入目標分子后，會繼續觀察其與表面結合的過程。在目標分子注入結束后，通常會通過注入緩沖液來觀察分子解離的過程。這一過程有助于計算分子間的親和力。
5.數據分析與解釋
實時監測：能夠實時監測分子間的結合和解離過程，生成的傳感器圖譜顯示了目標分子結合的時間依賴性。
分析結合動力學：從結合曲線中提取相關數據，進行結合動力學分析。
6.復合物的解離與再生
解離過程：在目標分子和探針分子結合后，通常需要加入解離液或改變環境條件來促使分子解離。這個過程能夠幫助回收傳感器表面，并為下一輪實驗做好準備。
表面再生：通過適當的清洗或再生步驟，可以清除固定表面上的未結合或非特異性結合的分子，為下一次實驗提供清潔的表面。
三、應用
SPR分子互作分析可以應用于多個領域，包括：
藥物發現：可以用來篩選潛在的藥物分子，評估其與靶標分子的親和力和結合動力學。
抗體開發：通過分析抗體與抗原之間的相互作用，幫助優化抗體的親和力和特異性。
蛋白質-蛋白質相互作用研究：可以揭示不同蛋白質之間的相互作用，分析其結合的動力學特性。
分子診斷：可用于開發基于分子互作的診斷工具，如用于病毒、細菌或其它疾病標志物檢測的傳感器。
