1、表面等離子體共振技術表面等離子體共振技術(SPR)(SPR)左煥楨2013-3-ContentsSPR的發(fā)展的發(fā)展SPR的原理的原理SPR的應用的應用總結與展望總結與展望四、四、一、一、二、二、三、三、一、一、 SPR的發(fā)展的發(fā)展 表面等離子體共振（表面等離子體共振（Surface plasmon resonance，SPR）是一種物理光學現(xiàn)象，有關儀器和應用技術）是一種物理光學現(xiàn)象，有關儀器和應用技術已經(jīng)成為物理學、化學和生物學研究的重要工具。已經(jīng)成為物理學、化學和生物學研究的重要工具。 F1902年，年，Wood在光學實驗中發(fā)現(xiàn)在光學實驗中發(fā)現(xiàn)SPR現(xiàn)象現(xiàn)象F1941年，年，F(xiàn)ano解釋了

2、解釋了SPR現(xiàn)象現(xiàn)象F1971年，年，Kretschmann結構為結構為SPR傳感器奠定了基礎傳感器奠定了基礎F1982年，年，Lundstrm將將SPR用于氣體的傳感（第一次）用于氣體的傳感（第一次）F1983年，年，liedberg將將SPR用于用于IgG與其抗原的反應測定與其抗原的反應測定F1987年，年，Knoll等人開始等人開始SPR成像研究成像研究F1990年，年，Biacore AB公司開發(fā)出首臺商品化公司開發(fā)出首臺商品化SPR儀器儀器二、二、SPR的原理的原理 消逝波 當光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時（n1n2）就會有全反射現(xiàn)象的產(chǎn)生。 n1 sin1 = n2 sin2 圖中沿

3、X軸方向傳播而振幅衰減的一個波， 即入射光波的電磁場在反射面不立即消失，而是投射進入光疏介質(zhì)一定深度，且振幅在垂直方向呈指數(shù)衰減，這種電磁波叫消失波等離子體 指由密度相當高的自由正、負電荷組成的氣體，其中正、負帶電粒子數(shù)目幾乎相等。金屬表面等離子波 把金屬的價電子看成是均勻正電荷背景下運動的電子氣體，這實際上也是一種等離子體,由于電磁振蕩形成了等離子波。 金屬膜u反射率高u化學穩(wěn)定性好SPRSPR光學原理光學原理l 在某個入射角度，在某個入射角度，光光照射到照射到棱鏡棱鏡上上與金屬膜表面上發(fā)生全反與金屬膜表面上發(fā)生全反射射，從而形成，從而形成消逝波消逝波進入到光疏介質(zhì)中，而在介質(zhì)（假設為進入到

4、光疏介質(zhì)中，而在介質(zhì)（假設為金屬介質(zhì)）中又存在一定的金屬介質(zhì)）中又存在一定的等離子波等離子波。當兩波相遇時會發(fā)生。當兩波相遇時會發(fā)生共振共振。 當消逝波與表面等離子波發(fā)生共振時，檢測到的當消逝波與表面等離子波發(fā)生共振時，檢測到的反射光強會大幅度地減弱。由于能量從光子轉(zhuǎn)移反射光強會大幅度地減弱。由于能量從光子轉(zhuǎn)移到表面等離子，入射光的大部分能量被表面等離到表面等離子，入射光的大部分能量被表面等離子波吸收，使得反射光的能量急劇減少子波吸收，使得反射光的能量急劇減少SPR對物質(zhì)結合檢測SPR對附著在金對附著在金屬薄膜表面的介屬薄膜表面的介質(zhì)折射率非常敏質(zhì)折射率非常敏感感,當表面介質(zhì)的當表面介質(zhì)的屬性

5、改變或者附屬性改變或者附著量改變時，共著量改變時，共振角將不同。因振角將不同。因此，此，SPR能夠反能夠反映與金屬膜表面映與金屬膜表面接觸的體系的變接觸的體系的變化化。SPR的應用環(huán)境監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測SPR檢測檢測食品工業(yè)食品工業(yè)臨床分析臨床分析蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)組學組學藥物領域藥物領域遺傳分析遺傳分析 Clinical immunosensing of tuberculosis (肺結核）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蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)檢測葡萄糖檢測葡萄糖間接測量法棱鏡型SPR表面結構GGBP蛋白固定時傳感器表面折射率變化圖N-乙酰半胱氨酸四、總結與展望優(yōu)點優(yōu)點 1.1.可進行實施監(jiān)測可進行實施監(jiān)測 2.2.無需樣品標記無需樣品標記 3.3.樣品用量少樣品用量少、方便快捷、方便快捷