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芬兰BioNavis 生物分子相互作用分析仪器 MP-SPR再创应用新高度
北京正通远恒
2016/08/09
私聊
厂商论坛
传感器(MP-SPR)
生物传感器、气体传感器、食品安全、环境监测、免疫响应、实验开发
◆ 应用MP-SPR技术测量气体导致的表面变化
MP-SPR仪器用于表征由不同气体导致的聚合物薄膜变化。不同的湿度显示了与聚合物相互作用的浓度依赖性,并且乙醇蒸气看起来渗入了聚合物层。
◆ 应用MP-SPR技术测定生物化功能层的结合能力:
临床诊断正在从中心实验室移近病人,进入医生的办公室,药房,千家万户。这一类临床检测设备(POC)的要求与中心实验室的要求大大地不同。POC设备应该为临床相关性分析物的快速分析提供低成本和易操作的工具。
许多纸制电子器件为制作便宜的、可丢弃的和可回收的应用电子平台打开了机会,可用于生物传感器或者医学诊断领域。
C-活性蛋白(CRP)是一种身体中常见的炎症标记物。监测CRP的水平可以用于跟踪疾病的过程或者治疗效果。
当发展一类新的生物传感器时,通常最主要的是评估此生物传感技术相对于已经建立的方法的性能。表面等离子共振技术SPR已经用于生物传感器领域的研究超过了20年的时间,并且是一个优秀的对照办法。
选择增强型SPR
◆ 选择增强型SPR-一种新的标记方法用于增强生物传感器性能
增强小分子模型系统的灵敏度和特异性。选择增强型SPR(SAMP-SPR)的使用大大增强了应用SPR技术对小分子量复合物的分析。 改进包括:
· 灵敏度增强:在信噪比上一般增强100倍或更多
· 特异性增强:只检测染料标签,将非特异性干扰降到最低
◆ 选择增强型SPR(SAMP-SPR)-一种新颖的标记方法用于增强光学生物传感器性能
小分子模型系统的竞争性分析。使用SAMP-SPR采用竞争分析的方式分析小分子,在没有大分子标记的情况下将SPR的灵敏度提升到以往不可企及的水平。竞争性分析小的染料标签有助于:
· 测定平衡常数和亲和力排名
· 进行竞争动态分析
◆ 选择增强型SPR-一种新型的方法用于增强生物传感器的性能
应用SAMP-SPR实时分析DNA的杂化,得出高特异性、改进的信噪比和明显更干净的Sensorgram图谱。
生命科学(MP-SPR)
蛋白结合、抗体/抗原相互作用、新药开发、DNA-DNA
◆ 小分子药物与人血清清蛋白(HSA)的相互作用:
人血清清蛋白(HSA)由于其丰富的数量,是血浆中最重要的蛋白。HSA的主要功能是运送脂肪酸和保持血液的胶体渗透压,它是许多激素和药物的重要载体,尤其是疏水性的。药物分子结合到HSA会增加药物的半衰期和降低血液中自由的药物分子的浓度,这使它对临床护理有极其重要的作用。在药物发现的早期,确定血浆蛋白的给合是很重要的,因为它被用于评价药物所需要的剂量和从身体中清除。
人血清清蛋白(HSA)通过氨基偶联固定在芯片表面,通过MP-SPR来研究小分子药物与HSA之间的相互作用,通过测量确定了稳态的亲和力值和结合的动力学数据。
◆ 应用MP-SPR测量抗体与抗原之间的相互作用:
蛋白-抗体之间的相互作用是医药工业和蛋白研究中极其重要的研究领域。基于抗体的生物技术药物已经呈现出对于一些痼疾有效的治疗,比如贝伐单抗用于癌症治疗以及阿达木单抗用于类风湿性关节炎。
应用MP-SPR测量人血清清蛋白抗体(anti-HSA)与固定在芯片上的人血清清蛋白(HSA)相互作用。正如假设的,商品化的anti-HSA强力地结合到HSA上以及极其缓慢地从HAS上解离下来。从相互作用中计算出来稳态的亲和力以及结合的动力学参数。
◆ 应用MP-SPR测量药物与单层细胞的相互作用:
体外细胞测定在药物发现中被广泛使用。传统中的这些测定需要标记的材料以及这类分析是基于使用UV、荧光或者质谱的后检测。
单层细胞沉积到SPR的芯片表面。MP-SPR用于在可控的流动条件下、实时地测量药物分子(心得安和D-甘露醇)与单层细胞的相互作用。基于以上的测量,可能在旁细胞和跨细胞的两种不同的药物吸收路径中进行区分和辨别。
◆ 应用MP-SPR研究一定特异性的单链抗体的结合动力学:
PKCε -(蛋白激酶ε)在多种的信号传导系统中起着必不可少的作用以及PKCε的失调与若干个致命的疾病有关,比如:癌症、II型糖尿病和阿尔茨海默疾病。所以PKC ε -的特异的活化剂和抑制剂作为研究工具和未来的药物是很有发展前途的。美洲驼的单链抗体(VHHs)是一类新的单克隆抗体,它可以特异性地活化或抑制人类的PKCε(蛋白激酶ε)。最近的一篇出版物报道了应用表面等离子共振技术对VHHs和PKCε的动态的分析。
同样也对VHHs在激酶活性测定中进行测试,以确定对PKCε的活化或抑制的动力学。另外,自从VHHs在海拉细胞中对PKCε的迁移有不同的影响,他们在体内有PKCε活性。
◆ 应用MP-SPR进行单链的寡核苷酸的定量计算:
DNA的检测可用于探测遗传物质,以用于从一大类样品中测出遗传紊乱、突变、基因转染或种类。通过测量长度超过20个核苷酸的特定的单链寡核苷酸,有可能从大量的遗传材料中测出和定量计算出独特的基因序列。MP-SPR技术可容易地用于DNA的测定,可以精确地检测和定量计算单链寡核苷酸,其浓度范围可从纳摩尔到微摩尔。
◆ 应用MP-SPR技术表征支撑脂质层
多参数表面等离子共振技术(MP-SPR)用于描述吸附在不同衬底上的脂质层结构的特征。在二
氧
化硅和小分子量的葡聚糖表面形成了支撑脂双层膜(SLB),而在巯基聚乙二醇的表面则形成了支撑囊泡层膜(SLV)。沉积的脂质层的厚度和折射率可计算出来:SLB层约为5nm厚,而SLV层则为10nm厚。
◆ 流体力学效应在生物分子相互作用和靶向药物运输的研究
MP-SPR可用于流体力学效应在相互作用动力学方面的研究,并成为生物分子相互作用和靶向药物运输研究中的有价值工具。
材料科学(MP-SPR)
层-层组装、自组装单层膜、LB膜、生物薄膜、聚合物薄膜、无机物薄膜、材料科学、纳米技术、纳米粒子
◆ 应用MP-SPR技术研究纤维素模型的表面与蛋白的相互作用:
应用MP-SPR和QCM-D两项技术来研究人类免疫球蛋白G(hlgG)和牛血清白蛋白(BSA)在天然的纤维素表面、羧甲基化修饰的纤维素表面(CMC)和壳聚糖修饰的纤维素表面的吸附。已知不同的纤维素衍生物通过不同的静电力和非特异性反应来影响蛋白的结合,并且或增强或减弱不同蛋白的结合。 阻止生物分子的非特异性吸附在亲和力吸附方面很关键,因为它定义了系统的探测灵敏度以及在不同应用中的适宜性。像这种情况,我们应用SPR技术研究牛血清白蛋白(BSA)在纤维素表面、CMC-和壳聚糖修饰的纤维素表面的吸附。
在诊断学领域,如果要探测某些病原体,就要求所生产的支撑物带有特定的亲和力。所以,带hlgG的纤维素基片的功能化可以构建一个用于检测这些生物高聚物的平台。
◆ 应用SPR技术实时表征聚电解质多层:
聚电解质多层(PEM)是层与层之间纳米制备的具体例子,在这个例子中明确的纳米尺度薄膜构造通过自组装在表面建立起来。PEMs的形成的通过带相反电荷的大分子依次沉积的,而大分子是通过静电的相互作用而与彼此相结合。这种相互作用是非特异性的,这种扩展了可用于纳米制备的材料的种类。层的逐步地增长取决于很多参数,比如:温度、pH值、溶液的离子强度和用于沉积的材料的种类,并且这种也可以用来控制形成层的结构和属性。类似纳米颗粒、碳纳米管、光、PH值或温度响应性聚合物这样的材料可用于建立有所需功能性或性质的PEMs。PEMs在光学、传感、过滤、涂层、复合材料和药物递送等领域有大量的应用。
◆ 通过SPR技术原位监测金属有机框架的组装:
金属有机框架(MOFs)是结晶的超分子组装,从精确定义的亚单元通过协调或共价键相互作用而建立起来。MOFs通常是高孔隙的,并且他们提供了一系列广泛的应用,在这些应用中客体分子是需要被吸收的。应用包括燃料储存,催化反应,药物递送和气体感应。最近一种通过层-层组装的方法构造这种材料已经被引入,这种方法在MOF结构上可以更好地进行控制。
◆ MP-SPR技术对单层石墨烯和氧化石墨烯薄膜的沉积和表征:
单层石墨烯是第一种真正的二维材料并已经显示出许多杰出的材料性质,比如高的电和热的传导性和高的抗张强度。石墨烯可以作为n和p的导体以及这种半导体的性质已经引起了一些猜测,比如在将来的电子学领域取代硅。由于单层石墨烯层的电性质和透明性,再加上良好的耐化学性,石墨烯的最有趣的一个应用是使用它在光电子领域,比如:太阳能电池和发光二极管来代替铟氧化锡或氟锡氧化物。
◆ 通过SPR和QCM的联用来测定在不同表面自吸附的高分子层的结合水含量
表面等离子体共振SPR是一种光学方法,用于测定传感器表面附近折射率极其微小的变化。折射率与传感器表面的质量是成比例的,所以SPR角的改变可以直接与质量的改变相关联。在水介质中,分子的水合作用不会促成SPR信号的改变,因为在水作为介质和水作为水合分子的一部分两者之间,不会有折射率的差异。因此,就可以应用SPR技术测量不含结合水的分子质量,俗称“干质量”。石英晶体微天平QCM方法通过石英晶体振荡频率的改变来测量机械地连接到传感器表面的质量。通过QCM仪器测量的机械的质量也包含了材料中的结合水。
◆ 应用MP-SPR技术测量金纳米粒子的自组装
将金纳米粒子固定在单层膜上,而单层膜是自组装在金芯片表面。单层膜链端的功能基团促进了金纳米粒子在其表面的固定。多参数表面等离子共振技术(MP-SPR)实现了对金纳米粒子与表面层组合的实时测量。
◆ 应用MP-SPR技术监测聚合物的坍塌和扩展
多参数表面等离子共振(MP-SPR)技术用于追踪由PH值和电势改变造成的聚丙烯酸(PAA)聚合物刷子的溶胀和坍塌。在酸性环境下,PAA刷子的坍塌导致了聚合物厚度的变小。同样在酸性环境中,由于导电聚合物氧化,电势的改变看起来导致了PAA刷子构象的坍塌。
◆ 应用MP-SPR技术表征原子层沉积的金属薄膜和纳米薄片
应用MP-SPR技术可以有效地表征金属薄膜层和纳米薄片层(Pt-Al2O3- Pt-Al2O3)的厚度和光学性质。
◆ 使用MP-SPR测定金属和类金属超薄膜的厚度和折射率
MP-SPR可用于高精确地测量金属和其他高吸光性薄膜。这些可用于,比如发展新材料、工艺或质量控制
◆ 使用MP-SPR测定介电薄膜的厚度和折射率
怎样使用SPR Navi系列仪器用于有效光学特性描述以用于测定超薄膜的厚度和光学性质
附件:
SPR中文样本-生命科学220A.pdf
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