Bruker收购传感器公司Sierra,SPR技术测量分子结合亲和力和动力学
表面等离子共振技术(SPR)
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环境监测 临床分析
SPR检测
食品工业
蛋白ical immunosensing of tuberculosis (肺结核）CFP10 in patient urine by surface plasmon resonance spectroscopy（ 2011 Elsevier B.V. All rights reserved）
等离子体
指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体， 其中正、负带电粒子数目几乎相等。
金属表面等离子波
把金属的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的 电子气体，这实际上也是一种等离子体,由于电磁振 荡形成了等离子波。
spr原理
spr原理
SPR（Surface Plasmon Resonance），即表面等离子体共振，
是一种用于研究生物分子相互作用的先进技术。
它基于贵金属表面的表面等离子体模式的共振现象，通过检测共振角的变化来实时监测生物分子的结合。
SPR技术的原理是利用金属表面与介质中的光波相互作用，当入射光的角度和波长满足一定条件时，会在金属表面上激发出表面等离子体波。
这种表面等离子体波能量耗散与金属和介质的折射率密切相关。
当有生物分子结合到金属表面上时，介质的折射率会发生变化，从而导致共振角的偏移。
通过监测共振角的变化，可以推断出生物分子的结合情况。
SPR技术的优势在于其实时性和无标记性。
相较于传统的生物分子相互作用研究方法（如ELISA），SPR技术可以直接监
测反应的动态过程，而不需要使用标记物，极大地减少了实验操作的复杂性和误差。
此外，SPR技术还可以实现高通量筛选，即同时检测多个样品的结合情况。
SPR技术在生物医学研究和药物开发中有着广泛的应用。
在药物研发中，SPR可以用于筛选和优化小分子药物与靶标的结合亲和性。
在生物分子相互作用研究中，SPR可以用于研究蛋白质、核酸、药物与配体等之间的结合动力学和亲和性等参数。
总之，SPR技术以其高灵敏度、无标记、实时监测等特点在生物医学领域获得广泛应用，为研究者提供了一个强大的工具来研究生物分子的相互作用。
fortebio
Fortebio技术概览引言Fortebio是一家生物科技公司，致力于提供先进的生物分析和生物传感技术解决方案。
该公司的核心技术包括光学生物传感技术，用于监测生物分子的相互作用。
本文将对Fortebio 公司的技术进行概览，并介绍其应用领域和优势。
技术原理Fortebio的核心技术基于表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）现象，这是一种用于研究生物分子相互作用的光学技术。
SPR技术通过检测生物分子的表面等离子体共振现象，可以实时监测和分析生物分子之间的相互作用。
Fortebio的SPR技术基于Biolayer Interferometry（BLI）原理，该原理通过改变表面反射的光信号，实现对生物分子相互作用的监测。
BLI技术具有高灵敏度、快速响应和实时监测等优点，已广泛用于生物学研究、药物开发和临床诊断等领域。
应用领域Fortebio的技术广泛应用于生物领域的各个方面，包括但不限于以下应用领域：蛋白质相互作用研究Fortebio的技术可以实时监测和分析蛋白质之间的相互作用。
通过测量蛋白质的结合动力学和亲和力，研究人员可以深入了解蛋白质的功能和作用机制。
这对于药物开发、蛋白质工程和生物学研究都具有重要意义。
药物研发Fortebio的技术可以帮助加速药物研发过程。
通过实时监测药物与靶标蛋白的相互作用，研究人员可以评估药物的亲和力和效力，优化药物设计和筛选潜在药物候选物。
这有助于加快药物研发的速度和降低研发成本。
病原体检测与诊断Fortebio的技术还可以应用于病原体的检测和诊断。
通过与病原体相关的抗原或抗体的相互作用，可以提高病原体的检测灵敏度和特异性。
这对于传染病的快速诊断和筛选病原体也具有重要意义。
基因组学研究Fortebio的技术可以用于研究基因组学。
通过检测DNA的结合与修饰，研究人员可以了解基因的表达调控机制和细胞过程。
这对于基因组学研究和疾病诊断有重要意义。
表面等离子共振 (SPR) 技术与Biacore原理
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表面等离子共振 (SPR) 技术与 Biacore原理
表面等离子共振 (SPR)原理
❖ 表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR) ❖ 消逝波：当光从光密介质射入光疏介质，入射角增大
到某一角度，使折射角达到90°时，折射光将完全消 失，而只剩下反射光，这种现象叫做全反射。 ❖ 当以波动光学的角度 来研究全反射时，人们发现当入 射光到达界面时并不是直接产生反射光，而是先透过 光疏介质约一个波长的深度，再沿界面流动约半个波 长再返回光密介质。则透过光疏介质的波被称为消逝 波。
Biacore提供的生物分子相互作用信息：
❖有无结合 (Yes or No) ❖结合的特异性和选择性 (Specificity) ❖两种分子的结合强度 --亲和力 (Affinity) ❖结合和解离的快慢和复合体的稳定性 --动力学
(Kinetics) ❖ 功能复合体形成的参与者、协同者和组装顺序
表面等离子共振 (SPR)原理
❖ 等离子波：把金属表面的价电子看成是均匀正电荷背景下 运动的电子气体，其中正、负带电粒子数目几乎相等，这 实际上也是一种等离子体。当金属受电磁干扰时，金属内 部的电子密度分布会变得不均匀。因为库仑力的存在，会 将部分电子吸引到正电荷过剩的区域，被吸引的电子由于 获得动量，故不会在引力与斥力的平衡位置停下而向前运 动一段距离，之后电子间存在的斥力会迫使已经聚集起来 的电子再次离开该区域。由此会形成一种整个电子系统的 集体震荡，而库仑力的存在使得这种集体震荡反复进行， 进而形成的震荡称等离子震荡，并以波的形式表现，称为 等离子波。
❖ 30余种不同的试剂盒及缓冲液产品 ： ❖ 氨基偶联试剂盒、巯基偶联试剂盒； GST捕获试剂盒 GST重组蛋白
SPR(Biacore)基本原理
Biacore Training
Biacore Training
传感芯片
葡聚糖 CM5
➾ 亲水性 ➾ 用于偶联
连接层 金膜 50 nm
➾ 用于SPR检测
玻璃支持层
• 除了HPA, Au和C1，所有芯片表面均覆盖葡聚糖层
Biacore Training
传感芯片
Biacore Training
1 RU 的响应值等价于芯片表面结合物质的 浓度改变了1 pg/mm2
Biacore Training
微射流卡盘（IFC） 液体传送装置 • 迷你化的组件 • 试剂消耗量低 • 完整的全自动液体处理装置
IFC
(展开图)
液体通道（flow cells）
微射流卡盘– 液体通道（Flow cells） • 不同的Biacore仪器，其IFC的液体通道的类型和
葡聚糖表面
• 亲水性 • 温和型: 和2%浓度的葡聚糖水溶液环境相似 • 非特异性结合量低 • 高结合容量 • 易于进行共价结合 • 出色的化学稳定性
Biacore Training
传感芯片 CM5
• 羧基化的葡聚糖表面 • 最常用的传感芯片 • 卓越的化学稳定性决定了 • 可靠的实验重复性
Biacore Training
• Biacore 的数据
» 传感图（The sensorgram）
SPR 生物传感技术的应用领域 • 生物大分子的相互作用
Biacore Training
SSppeecciiffiicciittyy
KKiinneettiiccss
AAffffiinniittyy
CCoonncceennttrraattiioonn
表面等离子共振SPR技术与Biacore原理
SPR技术主要应用于生物分子相互作用的研究，而Biacore则更侧重于药物筛选和疫苗开发等领 域。
SPR技术可以实时监测生物分子相互作用，而Biacore则通过固定化生物分子进行检测。
SPR技术适用于多种生物分子，如蛋白质、核酸和糖类等，而Biacore则更适用于蛋白质和多肽 的研究。
SPR技术可以用于研究生物分子的动力学性质，而Biacore则不具备这一功能。
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定义：表面等离子共振（SPR）是一种光学检测方法，用于研究生物分子间的相互作用。
工作原理：当光波的传播方向与表面波矢方向垂直时，表面波的频率与入射光的频率相 等，发生共振。
应用领域：生物分子相互作用、药物筛选、环境监测等领域。
添加标题
优缺点：SPR技术 具有高灵敏度和高 特异性，但需要特 殊棱镜和光路设置； Biacore技术具有自 动化和集成化程度 高的优点，但检测
成本较高。
添加标题
SPR技术检测灵敏度较高，可以检测到纳摩尔级别的生物分子相互作用。 Biacore技术的检测灵敏度相对较低，可以检测到皮摩尔级别的生物分子相互作用。 SPR技术对生物分子的亲和力敏感，可以用于研究分子间的相互作用机制。 Biacore技术可以对多个分子反应进行同时检测，具有更高的通量。
技术创新：未来，表面等离子共振（SPR）技术将不断进行技术创新，提高检测灵敏度和稳定性，实现更快速、 准确、实时的生物分子相互作用分析。
交叉学科应用：表面等离子共振（SPR）技术将与光学、纳米技术、生物信息学等交叉学科进一步融合，拓展其 在生物医学、环境监测、食品安全等领域的应用。
SPR(Biacore)动力学亲和力分析
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必须考虑的几个因素
动力学分析
Biacore Training
• • • • • •
试剂纯度 偶联方法 偶联水平 配体活性 样品流速 分析物浓度范围
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分析物浓度
动力学分析
•
Biacore Training
• •
浓度应该覆盖所有范围的结合曲线（低浓度—饱 和浓度） 设置至少一个浓度的样品重复 设置零浓度样品
19
总结
•
Biacore Training
B
亲和力分析
A
•
» 获得亲和力平衡常数 » 适合分析结合和解离速度较快的相互作用过程
动力学分析
» 获得反应速率常数和亲和力平衡常数 » 对分子间相互作用的详细描述 » 具有相同亲和力数据的反应，结合和解离速率常数往往完 全不同 » 对于了解生物学反应过程来说，获得反应速率常数往往比 亲和力分析更为重要
•
在Biacore中，所检测到的反应速率是物质迁移 现象和分子间的相互结合作用的综合结果
» 通过使用合适的反应环境，质量转移导致的影响能够 被最大程度地控制
12
什么是物质迁移? • 扩散的物质迁移
» 单一样品在静态的系统中
Biacore Training
分析物 梯度
•
经过一定的时间，靠近芯片表面的分析物的浓度将 会逐渐降低，并逐渐在溶液中形成一个分析物浓度 梯度
浓度 = 100 nM 浓度 = 1000 nM
所有靶位 点被占据
Response
(M-1s-1)
kon
(s-1)
koff
10-2 10-3 10-4 10-5
30 min 60 min
106 105 104 103
SPR生物传感器检测牛奶中氨苄青霉素残留
４ ０
传感器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔ ｅｈｏｏｉｓ Ｔａｓｕｅ ａｄＭｉ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎｌ ｅ） ｒ ｅ ｇ
２１ ００年 第 ２ ９卷 第 ｌ 期 ห้องสมุดไป่ตู้ｌ
Ｓ Ｒ 生物 传 感 器 检 测 牛奶 中氨 苄 青 霉 素 残 留 Ｐ
苏 洋 ， 张婉 洁 ， 可欣 ，刘 瑾 ，石 婷 徐
Ａ ｓｒ ｃ ：Ａ ｂ ｓｎｏ ａｅ ｎ ｓ ｒ ｃ ｌ ｍ ｎ ｒｓｎ ｎ ｅ Ｓ Ｒ） ａ ｓ ｄｔ ｄ ｔ ｔ ｎｉ ｏｉ ｒｓ ｕ ｉ ｂ ｔ ｔ ｉ ｅ ｓｒ ｓ ｄｏ ｕｆ ｅｐａ ｏ ｅｏ ａｃ （ Ｐ Ｗ ｕ ｅ ｏ ｅ ｃ ａ ｔ ｉ ｃ ｅｉ ｅ ｉ ｍ ｌ ａ ｏ ｂ ａ ｓ ｓ ｅ ｂ ｔ ｄ ｎ ｋ
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Bruker 收购传感器公司Sierra，SPR 技术测量分子
结合亲和力和动力学
近日，布鲁克宣布收购位于德国汉堡的Sierra Sensors GmbH（以下简称Sierra）。
财务细节未披露。
Sierra 公司致力于开发并制造基于表面等离子体共振（SPR）检测的创新分析型生物传感器。
在SPR 检测和微流体样品输送领域的专利技术驱动下，Sierra 仪器正在为高通量和高性能无标记分析树立
新的标准。
Sierra 旗舰仪器采用SPR+检测技术，为8 个通道上的32 个传感器供电。
Sierra 的Hydrodynamic IsolaTIon™技术可实现任何样品，任何传感器，任何时间微流体传感器访问。
凭借出色的灵敏度每天能够筛选数千个样品，Sierra 的8 通道系统可以测量分子间相互作用的特异性、亲和力、动力学速
率和热力学。
在药物研发方面，Sierra 的SPR 解决方案能够与布鲁克质谱、
核磁共振（NMR）和X 射线晶体学系统完美结合。
Sierra 将创新型微流体与
高通量、超灵敏的表面等离子体共振（SPR）技术结合起来，以测量分子结
合的亲和力和动力学。
生命科学质谱分析执行副总裁Rohan Thakur 博士解释说：我们对布鲁克生物制药解决方案组合的战略补充感到非常兴奋。
实时阵列SPR+与新型微流体技术相结合，可以加速许多药物发现工作流程，如基于片段的药物发现（FBDD）和新型化学物质。
布鲁克将投资Sierra 系统的全球商业化，汉堡将。