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SPRm 200 系列

表面等離子體共振和光學(xué)顯微鏡**結(jié)合

開(kāi)辟研究細(xì)胞膜蛋白相互作用的新前沿

SPRm200是將表面等離子體共振技術(shù)和光學(xué)顯微鏡巧妙結(jié)合為一體的生物傳感檢測(cè)儀。它為免標(biāo)記研究分子相互作用的領(lǐng)域開(kāi)辟一個(gè)嶄新的前沿。專(zhuān)門(mén)針對(duì)細(xì)胞膜蛋白和相關(guān)分子免標(biāo)記檢測(cè)而設(shè)計(jì)的SPRm200， 使您在不需要從細(xì)胞中提取和分離膜蛋白的前提下實(shí)時(shí)觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)并同時(shí)測(cè)量藥物和靶點(diǎn)在細(xì)胞上的結(jié)合過(guò)程。還可進(jìn)行對(duì)藥物和在天然狀態(tài)下的膜蛋白之間相互作用的測(cè)量。由于出色的靈敏度和穩(wěn)定性，SPRm200能夠測(cè)量納米尺度上的結(jié)合行為，可用于研究細(xì)菌或病毒與抗菌性藥物的相互作用，以及發(fā)展新型藥物載遞納米顆粒。

活細(xì)胞上免標(biāo)記生物分子結(jié)合過(guò)程的檢測(cè)

實(shí)時(shí)親合力及動(dòng)力學(xué)定量測(cè)量像圖

光學(xué)和表面等離子體共振同時(shí)成像

藥物分子對(duì)多細(xì)胞或單細(xì)胞作用的檢測(cè)

納米尺度上分子結(jié)合過(guò)程的跟蹤檢測(cè)

Binding activities of Nano，materials (2um size)

光學(xué)顯微鏡與SPR技術(shù)的集成

SPRm200把SPR技術(shù)和光學(xué)成像結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)罴?xì)胞成像并將藥物分子結(jié)合反應(yīng)定位分布圖像實(shí)時(shí)地表征出來(lái)。如圖1所示，明場(chǎng)聚焦光源照射于芯片表面固定的細(xì)胞，而底部的照相機(jī)實(shí)時(shí)捕獲活細(xì)胞的圖像。同時(shí)SPR光源沿共振角度投射于傳感器芯片上，由SPRm200檢測(cè)器測(cè)定反射光，并把每一個(gè)像素點(diǎn)上的SPR響應(yīng)信號(hào)記錄下來(lái)組建成SPR傳感圖。

傳統(tǒng)的SPR技術(shù)只能在大的整體傳感區(qū)域內(nèi)（通常稱(chēng)之為通道）測(cè)量平均共振角度的變化，而SPRm200檢測(cè)器能夠測(cè)量微小局部中的任何像素上的共振角度變化并且記錄每一個(gè)像素上的傳感曲線圖。圖2顯示了SPRm200同時(shí)記錄的明場(chǎng)和SPR圖像以及圖中任何一點(diǎn)或區(qū)域的傳感曲線圖。因此SPRM能提供更多的局部信息，并且可以在研究天然態(tài)下的膜蛋白的非均相表面結(jié)合過(guò)程以及它們和藥物之間的相互作用。

對(duì)神經(jīng)瘤細(xì)胞與WGA結(jié)合的實(shí)時(shí)檢測(cè)：明視場(chǎng)與SPR的同步圖像，右邊是選擇點(diǎn)的SPR傳

感圖。

凝集素- 糖蛋白相互作用

研究細(xì)胞上的信號(hào)通道和藥物篩選通常首先研究配體與膜蛋白的結(jié)合，而研究在天然狀態(tài)下膜蛋白對(duì)于理解其生物功能至關(guān)重要。這里是研究糖蛋白（膜蛋白）和凝集素（配體）之間的特異性相互作用以及單個(gè)細(xì)胞膜上受體的結(jié)合活性和空間分布的一個(gè)實(shí)例。

將神經(jīng)瘤細(xì)胞SHEP1在芯片上培養(yǎng)或固定，然后置于SPRM樣品臺(tái)上。將PBS緩沖液在25度以300 μl/min的流速注入細(xì)胞池獲得基線。當(dāng)80μg/ml的小麥胚芽凝集素（WGA）被注入細(xì)胞室，儀器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到傳感曲線的結(jié)合段；而當(dāng)PBS緩沖液沖洗時(shí)，儀器也可測(cè)量到解離段。每進(jìn)行下一個(gè)濃度實(shí)驗(yàn)前，用50 mM GlcNAc 溶液來(lái)再生細(xì)胞表面上的膜糖蛋白受體。用不同的WGA濃度（5， 10， 40， 80，100， 200 μg/ml）重復(fù)對(duì)細(xì)胞的進(jìn)行類(lèi)似測(cè)量，則可以得到如圖2右所示的一系列傳感曲線圖。將每個(gè)像素的數(shù)據(jù)予以平均后，可以使用一級(jí)結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型（參見(jiàn)下文）推導(dǎo)出細(xì)胞不同部位上的結(jié)合動(dòng)力學(xué)參數(shù)。我們儀器測(cè)量結(jié)果與以前發(fā)表的數(shù)據(jù)十分吻合：

nACHRs 的結(jié)合行為的定位

nAChR膜受體在神經(jīng)傳遞和尼古丁成癮中起著關(guān)鍵作用，通常測(cè)定受體在細(xì)胞中的分布使用熒光標(biāo)記的二抗。由于熒光檢測(cè)不能提供直接的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)而容易導(dǎo)致假陽(yáng)性的結(jié)論，SPRm200因?yàn)橹苯訙y(cè)量一抗與不含二抗的nAChR的結(jié)合，該過(guò)程不僅更加簡(jiǎn)單，且克服了被標(biāo)記的二抗所引起的不確定因素。

上圖中，工程化SH-EP1細(xì)胞在膜上表達(dá)α4β2 受體，并結(jié)合初代抗體抗α4（右圖）。通過(guò)SPR 像圖所顯示的nAChR 同其初代抗體結(jié)合的分布（粉紅色），可以明顯看出這是一個(gè)非均相的表面結(jié)合。用SH-EP1野生型細(xì)胞來(lái)作為對(duì)照， 傳感曲線右下圖A顯示了兩種類(lèi)型的細(xì)胞對(duì)nAChR的反應(yīng)具有顯著差異。如傳感圖B中所示，從SH-EP1工程化細(xì)胞反應(yīng)減去野生型細(xì)胞反應(yīng)（主要出于體積折射率效應(yīng)）可以得到nAChR與其**抗體的結(jié)合動(dòng)力學(xué)，它們分別為kon = 6×104/Ms，koff = 3×10-3/s 和

KD=45nM。

納米顆粒檢測(cè)

在納米尺度上，由一個(gè)納米顆粒所產(chǎn)生的SPR響應(yīng)信號(hào)非常獨(dú)特。就好像把一個(gè)小石子放在一個(gè)緩緩流動(dòng)的淺溪中，水面上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)波紋圖案（參考下圖）。SPR光源按共振角度投射到傳感器芯片上使其產(chǎn)生一個(gè)沿著金屬膜表面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x子體(SP)波，如圖3所示。當(dāng)一個(gè)納米顆粒結(jié)合到芯片表面時(shí)，它便成為SP波的發(fā)散點(diǎn)，因而會(huì)在SPR像中產(chǎn)生波紋圖案。其形狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于納米顆粒的實(shí)際尺寸（100 倍以上）。這放大的波紋圖案使得SPRm200能夠檢測(cè)到粒子尺度遠(yuǎn)小于其光學(xué)衍射的極限，通過(guò)對(duì)這個(gè)放大的波紋圖案進(jìn)行跟蹤和測(cè)量，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)分子在納米尺度下結(jié)合行為的研究。

細(xì)菌和抗生素

大腸桿菌O157:H7 在LB肉湯培養(yǎng)基中通過(guò)抗體偶聯(lián)被交聯(lián)在傳感器芯片上。他們因發(fā)散芯片中的SP波而在SPR像上產(chǎn)生許多點(diǎn)波紋如下圖右邊所示。

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參數(shù)表：