基于表面等离子共振的新型生物传感技术及其在生命科学中的应用

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来体现的,了解这种相互作用的过程对于生命科学领域的研究及揭示生命发生发展的基本机制具有重要的意义。基于表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)的新型生物传感技术——BIAcore(biomolecular interaction analysis)是研究生物分子相互作用的理想工具。它可以实时跟踪检测生物分子间结合、解离的整个过程,已被广泛应用于蛋白质组学、信号转导、新药开发、遗传学分析和食品检测等领域,并且显示出广阔的应用前景。     

高通量SPRI技术与MicroRNA检测

miRNA是一种内源性小分子非编码RNA,含19～23个核苷酸,通过与mRNA的3 ′非编码区结合从而阻断翻译,调节植物或动物的基因表达,并在细胞发育过程中包括细胞裂解、增殖、凋亡及诱导疾病发挥重要的作用.因此,miRNA迅速成为生命科学研究的新领域.而检测miRNA的表达是研究miRNA功能的第一步.表面等离子体共振成像(surface plasmon resonance imaging, SPRI)技术是一种基于光学原理的传感检测技术,它利用表面等离子体共振原理,可将生物分子相互作用或生化反应的信号转化成光信号进行传感,具有无需标记、实时检测、快速、高通量检测等优点,在miRNA的检测上将显示出巨大的发展潜力和应用价值.本文对目前miRNA的检测方法,以及高通量SPRI技术在miRNA检测中的应用发展趋势做一综述.     

SPR技术分析生物分子相互作用的研究方法

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来实现的,了解这种相互作用的关系时生命科学的研究及揭示生命发生发展的基本机制具有着重要的意义.基于表面等离子共振(SPR)的分析分子相互作用(BIA)的技术是新型的生物传感技术,其无需标、能实时跟踪检测生物分子间结合、解离的整个过程,通过分析传感图谱获取分子相互作用的模式和动力学常数等方面的信息.SPR是研究生物分子相互作用的强有力工具,SPR技术已被广泛应用于生命科学领域的研究,并且显示出广阔的应用前景.概述了SPR技术原理、分析方法及其评述了其存在的问题.     

SPR技术在免疫学研究中的应用

表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)技术是研究生物分子相互作用的强有力工具之一,该技术使生物分子之间相互作用的实时检测成为可能,并且灵敏度高、无需标记.通过分析传感图谱及分子相互作用的响应值获取分子相互作用的模式和动力学常数等方面的信息,并且获得的信息是能够定性和定量.SPR技术现在已广泛应用于生物、化学、免疫学研究及新药开发等领域.本文主要就SPR技术在免疫学研究中抗体活性检测、抗原表位预测等方面的应用进行了综述.     

单分子层次上相互作用自动检测

任何生命过程都与分子间相互作用有关。这些相互作用决定了生物分子间的＂交流＂方式,组成了生物过程的基本语言。Müller教授研究组发展了一种全自动＂机器人＂（一种全自动原子力显微镜）,可以通过检测细胞上的＂分子机器＂分析分子间相互作用。为了实现这样的目标,该仪器需要将不同的空间尺度联系起来：宏观尺度的悬臂利用其微观尺度的针尖与纳米尺度的蛋白质相接触,进而在亚纳米的尺度上定位与检测分子间相互作用。这项技术能够帮助人们以亚纳米尺度的分辨率定位细胞内分子机器的相互作用位置,并且观察分子间相互作用如何驱动这些分子机器行使功能。在药物筛选研究领域,该技术可以被用来检测配体以及抑制剂与蛋白质结合的位点和强度,还可以检测受体的不同功能状态。     

基于SPR生物传感器的免疫学检测

利用一种全新的生物大分子相互作用检测仪表面等离子激元共振（SPR）生物传感器,对乙肝表面抗原,抗体,破伤风类毒素,抗体等生物制品进行生物特异性相互作用分析（BIA）,并对其在免疫学检测上的特征进行了探讨。     

SELDI蛋白质芯片检测技术

从基因组学到蛋白质组学,到当前有关小RNA对蛋白质合成调控的研究无一例外地说明蛋白质是直接发挥对生命活动调控的物质。同基因研究相比较,由于蛋白质分子种类繁多,有复杂的修饰成份和空间结构,使得蛋白质研究比较困难。新近发展起来的蛋白质芯片技术为蛋白质的检测和研究提供了新的技术平台,比如荧光标记技术,蛋白质指纹图谱．飞行时间．质谱联用技术（SELDI蛋白质芯片）,表面等离子基元共振生物传感器技术（SPR芯片）以及初步应用的光学蛋白质芯片技术,其中,后三种是新兴的无需标记进行蛋白质检测的技术。就SELDI蛋白质芯片及其新近研究作一综述。     

编者按

生物光子学是近几年来迅速崛起的一门生物物理学新技术, 它通过生物光子与物质的相互作用, 以图像的方式提供生物组织、细胞、分子的结构和功能信息。在医学无损伤诊断、细胞内分子过程的探测和脑功能成像方面,展示了良好的应用前景。本期刊登的王进军、王毅和屈军乐等的三篇论文反映了生物光子学研究在我国的兴起。王进军等应用荧光共振能量转移（简称FRET）研究了活细胞内蛋白激酶RKA活性的时空变化; 屈军乐等介绍了一种新型光学相干层析成像技术,并用它得到了视网膜上单个锥状细胞的图像; 王毅等则报道了一种新的研究生物组织结构的光声成像方法。我们希望,这三篇论文的发表能激起读者对生物光子成像技术的兴趣,并使这一技术在生命科学研究中受到更多的 关注。     

基于纳米金光学性质的分子检测与应用

纳米金颗粒是近年研究最为广泛的纳米材料之一,它具有良好的生物相容性、化学稳定性以及独特的光学性质,在生物分子检测、诊断和治疗方面具有很大的发展潜力。尤其是纳米金显示出特殊的表面等离子体共振现象,导致了粒子表面产生强电磁场,并最终增强了诸如吸收和散射的辐射特性,其散射光强与粒子的尺寸和团聚状态有密切关系。而由于共振现象而产生的纳米金对光的强烈吸收并高效转换为热效应也被用于检测和治疗。此外,与纳米金尺寸相关的局域表面等离子体共振光学特性,能够在粒子附近产生很强的电磁场增强,从而构成表面增强拉曼散射的基础。纳米金在强光照射下也表现出良好的抗光漂白的荧光现象,其特有的荧光寿命也成为检测的一种有效手段。与其他荧光物质作用时,又表现出表面增强荧光特性以及荧光共振能量转移。综述中,在介绍纳米金这些特殊光学性质的基础上,回顾了其在生物分子检测方面的应用进展。     

SPR生物传感器及其应用进展

基于表面等离子体共振 (SPR)技术的光学生物传感器是进行生物分子相互作用分析的一种先进手段。与传统的超速离心、荧光法等相比 ,它具有实时检测、无需标记、耗样最少等特点 ,在药物筛选、临床诊断、食物及环境监控和膜生物学等领域中的新兴应用日益扩大 ,并且已成为生命科学和制药研究的一种标准的生物物理学工具。综述了近几年国际上生物传感器的应用进展情况 ,并简要展望了该技术的发展和应用前景