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SPR检测技术在相关领域的产品应用现状
来源: | 作者:澳门沙金研发部 | 发布时间: 2018-08-31 | 6102 次浏览 | 分享到:
《表面等离子共振检测技术简介与进展》第三部分
1. 生物科研领域

自1990年第一台基于表面等离子共振原理(SPR)检测产品问世以来,分子相互作用分析系统以其独特的视角揭示了蛋白质、核酸等多种生物分子之间的相互作用。通过实时、全面、无需标记的分析手段对分子结合过程加以研究,帮助了科学家们更深刻地理解了生物分子之间的相互作用和这些作用所承载的生物学功能。因此在生命科学中扮演越来越重要的作用。到目前为止,蛋白结构与功能之间关系的研究70%以上是通过SPR检测技术来完成的。

SPR分析技术可以在各种化学环境下进行,尤其是能够分析各种条件下的结合解离动力学的过程和相关的结合解离常数等数据;为分析结合反应的机理提供很多依据。例如,在蛋白质-DNA结合反应分析中,特异性结合和非特异性结合的区别之一就在于它们对离子强度的依赖特点。非特异性结合的亲和性对离子强度有更大的依赖性,因为DNA的骨架中磷酸根负离子对静电引力贡献很大。通过分析在不同温度下结合速率和亲和常数的变化,可以提供一些反应的热力学参数信息。除了著名的范德霍夫图,结合和解离的速率对温度有很大的依赖性,因此可以为反应过程的活化能的测量提供宝贵的数据[6]。

2. 新药开发和蛋白质组学上的应用

生物医药是以现代生命科学为基础,结合基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、发酵工程等手段,从生物体或其组织、细胞、体液中提取得到用于疾病预防、治疗和诊断的药物总称。在以美国为代表的发达经济体,生物医药已成为创新药的主体。如1986-2014年,美国FDA批准的125个治疗性药物中,抗体、酶类、干扰素、集落、造血刺激因子和肽类等生物医药95个,占全部批准药物中的76%。由此可见,生物蛋白类药物的开发目前已经成为目前医药领域的主要方向之一。

生物蛋白类药物开发主要分为集中在两个方面:一是新功能的药物作用靶点的发现和机制研究;二是筛选能作用于细胞,蛋白等上面已知功能结合靶点的小分子药物,多肽,抗体等结合物。SPR分析技术由于能它能够分析药代过程中的结合解离常数等数据,提供大量关于候选药物与其靶标的作用信息,再加上微阵列等新技术结合,能够在药物开发的各个阶段揭示药物机理作用和高通量的筛选各个化合物,大大缩短常规药物的开发时间和成本。目前,SPR分析技术已经成为药物筛选等研发过程中的主要技术之一。例如,Geschwindner 等采用SPR筛选以蛋白片段为靶标的小分子活性化合物,比传统检测方法得到更多的活性物质,且SPR方法的Z-factor(为0. 67) 远高于传统的检测方法(为0. 37) ,说明SPR筛选方法所得结果更稳定可靠。G蛋白偶联受体( GPCRs) 是细胞信号传导中的重要蛋白质,其拓扑构象为7次跨膜的受体,同源性较低,当膜外的配体作用于该受体时,该受体的膜内部分与G蛋白相互结合,激活G蛋白。大多数的细胞激素和神经递质细胞内外的交流通过GPCR信号通路完成,药物作用于GPCRs从而达到治疗目的。迄今已发现作为治疗药物靶点的蛋白总数约500 个,而GPCRs靶点占其中受体的绝大多数,很多科研工作者先后进行了用SPR技术筛选GPCR配体及药物的研究。刘翠等利于SPR技建立了分别以DNA、RNA 和POT1 蛋白、Aβ 蛋白等为靶标的小分子药物筛选模型,可对源源不断新合成的化合物进行初步的活性筛选,为化合物的进一步开发研究提供了非常有参考价值的实验数据[7]。

3. SPR 技术在食品安全领域的应用

由于SPR分析技术可以实现高通量、高精确度、快速筛查及定量分析等目标,其在食品安全领域的应用也得到大量的研究。Revoltellal等利用酶联免疫( ELISA) 技术、放射免疫( RIA) 技术与SPR分析技术对同一种农药( C8H6C12 O3) ( 2,4D) 进行检测对比分析,认为SPR 生物传感器具有以下优点:体积小,成本低,响应快,灵敏度高,实时在线检测和抗干扰能力强。该方法的检测范围为0.001-1.000mg /L,因此,非常适合用于现场的农药残留检测 [8]。Rasooly等以SPR分析技术为基础,采用双抗体夹心法,快速检测出了食物中葡萄球菌肠毒素B( SEB) 的浓度,最低检测限为10ug /L [9]。Massimiliano 等人建立了利用生物传感器检测黄曲霉毒素的方法,该方法的检测限能够达到1.67μg /kg,与常规的分析方法相比,能够大大缩短检测时间,提高检测效率[10]。