表面等离子共振技术(SPR)

1、表面等离子体共振技术表面等离子体共振技术(SPR)(SPR)左焕桢2013-3-ContentsSPR的发展的发展SPR的原理的原理SPR的应用的应用总结与展望总结与展望四、四、一、一、二、二、三、三、一、一、 SPR的发展的发展 表面等离子体共振（表面等离子体共振（Surface plasmon resonance，SPR）是一种物理光学现象，有关仪器和应用技术）是一种物理光学现象，有关仪器和应用技术已经成为物理学、化学和生物学研究的重要工具。已经成为物理学、化学和生物学研究的重要工具。 F1902年，年，Wood在光学实验中发现在光学实验中发现SPR现象现象F1941年，年，Fano解释了

2、解释了SPR现象现象F1971年，年，Kretschmann结构为结构为SPR传感器奠定了基础传感器奠定了基础F1982年，年，Lundstrm将将SPR用于气体的传感（第一次）用于气体的传感（第一次）F1983年，年，liedberg将将SPR用于用于IgG与其抗原的反应测定与其抗原的反应测定F1987年，年，Knoll等人开始等人开始SPR成像研究成像研究F1990年，年，Biacore AB公司开发出首台商品化公司开发出首台商品化SPR仪器仪器二、二、SPR的原理的原理 消逝波 当光从光密介质入射到光疏介质时（n1n2）就会有全反射现象的产生。 n1 sin1 = n2 sin2 图中沿

3、X轴方向传播而振幅衰减的一个波， 即入射光波的电磁场在反射面不立即消失，而是投射进入光疏介质一定深度，且振幅在垂直方向呈指数衰减，这种电磁波叫消失波等离子体 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。 金属膜u反射率高u化学稳定性好SPRSPR光学原理光学原理l 在某个入射角度，在某个入射角度，光光照射到照射到棱镜棱镜上上与金属膜表面上发生全反与金属膜表面上发生全反射射，从而形成，从而形成消逝波消逝波进入到光疏介质中，而在介质（假设为进入到

4、光疏介质中，而在介质（假设为金属介质）中又存在一定的金属介质）中又存在一定的等离子波等离子波。当两波相遇时会发生。当两波相遇时会发生共振共振。 当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强会大幅度地减弱。由于能量从光子转移反射光强会大幅度地减弱。由于能量从光子转移到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离子波吸收，使得反射光的能量急剧减少子波吸收，使得反射光的能量急剧减少SPR对物质结合检测SPR对附着在金对附着在金属薄膜表面的介属薄膜表面的介质折射率非常敏质折射率非常敏感感,当表面介质的当表面介质的属性

5、改变或者附属性改变或者附着量改变时，共着量改变时，共振角将不同。因振角将不同。因此，此，SPR能够反能够反映与金属膜表面映与金属膜表面接触的体系的变接触的体系的变化化。SPR的应用环境监测环境监测SPR检测检测食品工业食品工业临床分析临床分析蛋白质蛋白质组学组学药物领域药物领域遗传分析遗传分析 Clinical immunosensing of tuberculosis (肺结核）CFP-10 in patient urine by surface plasmon resonance spectroscopy（ 2011 Elsevier B.V. All rights reserved）Fi

6、g. SPR angle shifts at the steady state after 5 injections for different concentrations of Ag from 100 to 1000 ng/mL SPR Sensor Chip for Detection of Small Molecules Using Molecularly Imprinted Polymer with Embedded Gold Nanoparticles（Anal. Chem. 2005, 77, 4282-4285）Figure 1. Schematic representatio

7、n of Au-MIP/MIP-coated SPRsensor chip for detection of an analyte, Figure . Typical SPR curves of the surfaces modified with Au-MIP/MIP gel (1) with Au-MIP/MIP (2)with MIP/MIP (3) with 11-mercaptoundecanoic acid (4) in GGBP蛋白质蛋白质检测葡萄糖检测葡萄糖间接测量法棱镜型SPR表面结构GGBP蛋白固定时传感器表面折射率变化图N-乙酰半胱氨酸四、总结与展望优点优点 1.1.可进行实施监测可进行实施监测 2.2.无需样品标记无需样品标记 3.3.样品用量少样品用量少、方便快捷、方便快捷