SPR技术与量子点术的介绍和分析.docVIP

SPR技术与量子点技术的介绍和分析 一、SPR技术 基本原理： 表面等离子体共振（Surface plasmon resonance，SPR）生物传感器是通过监测芯片金属膜表面共振角的改变来测量芯片表面生物大分子结合情况的一种传感器。该技术开始与1983年，瑞典LINKOPING理工学院应用物理实验室Liedberg等人首先把它用于IgG与其抗原相互作用的检测，然后由BIAcore公司开发出SPR传感器。 该技术的最大特点是：无需标记、无需分离纯化，并在线实时监测生物大分子相互作用，可确定反应物的种类和浓度。 设备情况： 目前基于SPR技术开发的生物传感器主要有GE的BIOcore 1000/3000/X 系列；德国的SPR-MS；法国的GenOptics （Horiba Jobin Yvon旗下）SPRi-Lab+ /SPRi-PlexⅡ等。国内中科院电子所开发的SPR-2004，清华大学、华中科技大学等也开发了自己的SPR生物传感器。 GE的设备价格在100-200万人民币之间。单个芯片价格在1000元人民币左右。国内SPR设备在30万元以下，单个芯片价格因无商品化产品所以不详，但要大大低于进口芯片。 应用情况： 目前， SPR生物传感器主要应用在生命科学的研究领域，在蛋白质组学、药物筛选、遗传学中科学家用该仪器来研究生物分子间的相互作用情况，蛋白活性与含量、寻找新的抗原表位、并借助高通量SPR进行药物筛选，此外在对小分子药物包括除草剂、抗生素在内也可以进行分析所以也广泛应用在了环境监测、食品安全方面。下面就该技术在疾病诊断方面及食品安全检测方面已有的研究内容做一下简要的总结： 最基本的分析步骤：截取自某篇文献中的图说明一下。芯片活化后通入第一种蛋白溶液使其蛋白固定在芯片上，洗去多余蛋白使基线平稳后，通入第二种蛋白/或蛋白和抗体的混合物使其产生竞争（如图中的竞争或者是抗原抗体间的竞争），从而改变原有芯片的蛋白组成或大小。这种改变将表现在基线的变化上。在标准曲线已建立的情况下一个样本5-10分钟就可以检测出结果。 目前国内外学者对诸如肿瘤抗原NY-ESO-1，SSX2，P53、CD166、血清中的CEA、PSA、甲胎蛋白（AFP）、胰岛素、乙型肝炎病毒（hHBV）、SARS病毒、口蹄病病毒、痘苗病毒、烟草花叶病毒以及嗜肺性军团病杆菌，尿中的白蛋白，急性白血病髓系抗原CD33，吗啡检测，血清中的纤维蛋白原，C反应蛋白（CRP），心型脂肪酸束缚蛋白（H-FABP）等的SPR分析方法都已有研究报道。仪器的检测灵敏度可达到ng/ml。 在食品安全领域学者们对E.coliO150:H7、葡萄球菌肠毒素、J、鸡血清中抗2种沙门氏菌的抗体、食品中的李氏杆菌和沙门氏菌B、D、E、黄曲霉素B1、胰岛素样生长因子(IGF-1)、动物中4-nonylphenol残留、、牛奶中的非乳蛋白、牛奶中的叶酸结合蛋白、牛奶和干酪中的酪蛋白、牛奶中氯霉素、肝脏中的左旋咪唑、磺胺二甲嘧啶、恩氟沙星、链霉素、青霉素、异阿凡曼菌素等都有研究成果报道。兽药残留分析大多数采用抑制方法,但也有采用直接方法分别检测牛奶中的庆大霉素和链霉素残留。一般的检测灵敏度也都到了ng/ml,有文献报道对牛奶中头孢菌素的检测限度到了244pg/mL。 SPR也可进行多通道的检测，将一块芯片分成阵列，阵列中的每个小块固定不同的抗原或抗体并都有监测，当样品流过时可以同时检测到样本对多个检测项目的反应。一下为多阵列芯片在监视器上的视图。 主要存在问题 作为一种新兴的现代化分析手段，SPR生物传感器已成为国际重要科研实验室、药品研发企业使用的技术创新平台。这些研究对SPR仪器的精确性、敏感性要求很高，所以其价格昂贵；而疾病检测，食品检测虽然对精确性、敏感性要求也很高，但也要求SPR仪器具备“经济性”。目前，SPR技术在中国难以推广，其主要原因在于其仪器和试剂盒的价格昂贵，使用成本太高(目前SPR检测仪的价格约为160万人民币，其试剂盒价格为2000美元，可测80个样品)全球只有一家公司曾推出过食品检测方面的SPR试剂盒，但该公司已停止了这方面的研究。SPR的下一步发展应重点在低成本、高通量、微型化方面。 二、量子点技术 基本原理 量子点（quantum dot，QD）又称半导体晶体，是由核心与外壳组成的,直径一般为2～10nm。其核心多为Ⅲ～Ⅴ族及Ⅱ～Ⅵ族元素组成的金属与非金属化合物,外壳则由另一种材料构成，具有优越的光学和化学特性。目前以CdSe/ZnS核壳的QD为生物学研究的首选。量子点可以产生多种颜色的光，光的颜色取决于量子点的尺寸。研究人员已经制造出可以产生超过12种颜色荧光的量子点，而且理论上讲可以产生出更多的颜色。这样，当某个波长的激光对多种量子点进行照射激发的时候，可以同时观察到