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表面等离子共振技术(surface plasmon resonance technology, SPR)综述
作者:刘闯等 来源:北京大学单分子与纳米生物学实验室 时间:2007-12-5

    检测待测分子的成分,浓度及参与化学反应的特性。生物检测上,主要用于检测生物分子的结合作用或者通过生物分子结合作用的检测来完成特定生物分子的识别及其浓度的测定,比如早期抗原-抗体的相互作用,streptatividin和维生素H的相互作用及一些IgG的检测。近年来,还涉及到蛋白质之间或者蛋白质与DNA相互作用检测以及蛋白质结构变化的检测,抗肿瘤蛋白APC的生物化学属性的检测,酶蛋白与单克隆抗体的动态反应过程的检测,还有细胞色数C,葡萄糖,机球素,铁蛋白,香烟中的烟碱,破伤风毒素,艾滋病的检测等。近年来,还出现了利用SPR检测方法来监测酶促反应的动态过程。(2)药物筛选。SPR技术因其实时,高通量,特异性及能在天然状态下研究药物分子与靶点的相互作用,为新药研发提供了有力的工具。在药物筛选,药物分子靶点鉴定及先导药物化合物的结构优化方面有着广泛的应用。当前发展中的药物筛选生物传感器的测试包括两方面内容,一是从文库中筛选与靶蛋白结合的化合物;二是进行一般的ADME试验。(3)蛋白质组学。SPR技术因其高效灵敏无需额外标记等优势,广泛应用与蛋白质检测和蛋白-蛋白相互作用等蛋白质组学研究,它能在保持蛋白质天然状态的情况下实时提供靶蛋白的细胞器分布,结合动力学及浓度变化等功能信息,为蛋白质组研究开辟了全新模式。(4)临床诊断。利用生物传感器鉴定和评价潜在的疫苗组分,监测和定量测定病人血清中的生物药剂和抗体滴度的可行性,跟踪检测动物模型,人类临床试验和多种台式应用中的生物反应物(5)食物检测和环境监控。生物传感器已经应用于测定食物中营养物和抗生素水平,食品中细菌和真菌污染量以及空气或水中传播的毒素,杀虫剂和除草剂。生物传感器的在线分析能力和高灵敏度,微量样品需求的特点,使得这种仪器成为食品及环境安全监控的理想工具。(6)细胞膜模拟。生物传感器的金属表面能天然模拟细胞膜组分与可溶性分析物的相互作用。大量文献介绍了利用Biacore的疏水性HPA或亲脂性L1传感器芯片构建杂交脂双层,进行膜模拟的研究工作,这些芯片表面的稳定性和可重复性使药物,抗体和蛋白结合到脂膜的定性和半定量分析成为可能。(7)遗传分析。SPR生物传感器用于遗传分析是一个崭新的领域。如用于检测点突变,用于检测区分野生的和经遗传修饰的大豆基因序列等。总之,随着生物传感器芯片技术,实验方法及数据分析技术的不断发展,SPR生物传感器的应用领域将不断扩大,技术水平及实用程度将不断提高,有着非常广阔的应用前景。
    未来展望
    生物分子之间的相互作用是生命现象发生的基础,研究生物分子之间的相互作用可以阐明生物反应的机理,揭示生命现象的本质。近年来,研究分子相互作用的技术不断出现,其中表面等离子共振在生物学以及相关领域的研究应用取得了很大进展,SPR技术可以现场,实时地测定生物分子间的相互作用而无需标记,可以连续监测吸附和解离过程,并可以进行多种成分相互租用的研究。
    如今,SPR技术已被广泛地用来分析生物分子如蛋白质-蛋白质,药物-蛋白质,蛋白质-核酸,核酸-核酸之间相互作用的反应动力学,结合位点和反应物浓度等信息,所涉及的研究领域包括免疫识别,信号传导,药物筛选,抗体定性以及蛋白质构象变化等,SPR技术在分子生物学研究领域中应用的范围非常广,在研究基因工程载体与质粒DNA之间的相互作用,以评价载体效率,DNA序列特异性抗体的性质鉴定等方面,SPR技术都发挥了重要作用。SPR技术与其他分析技术的联合应用,必将加速分子生物学的研究进展,使我们对生命现象的了解更加深入。(生物秀实验频道 www.bbioo.com)
    参考文献
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