JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

המחקר הנוכחי נועד להבהיר את העיקרון והמתודולוגיה של טכנולוגיית תהודת פלזמון פני השטח (SPR), המוצאת יישומים מגוונים בתחומים מרובים. מאמר זה מתאר את טכנולוגיית SPR, פשטותה התפעולית ויעילותה יוצאת הדופן, במטרה לטפח מודעות רחבה יותר ואימוץ טכנולוגיה זו בקרב הקוראים.

Abstract

טכנולוגיית תהודה פלזמון פני השטח (SPR) היא שיטה מדויקת ורגישה לאיתור וירוסים, חלבונים מולקולריים פתוגניים וקולטנים, קביעת סוגי דם וזיהוי זיוף מזון, בין גילויים ביומולקולריים אחרים. טכנולוגיה זו מאפשרת זיהוי מהיר של קשירה פוטנציאלית בין ביומולקולות, ומאפשרת סריקה מהירה וידידותית למשתמש ולא פולשנית של מדדים שונים ללא צורך בתיוג. בנוסף, טכנולוגיית SPR מאפשרת זיהוי בזמן אמת לבדיקת תרופות בתפוקה גבוהה. בתוכנית זו מוצגים בקצרה תחום היישום והעקרונות הבסיסיים של טכנולוגיית SPR. תהליך הפעולה מתואר בפירוט, החל מכיול המכשיר ותפעול המערכת הבסיסי, ולאחר מכן לכידת ליגנד וניתוח רב-מחזורי של האנליט. העקומה בזמן אמת ותוצאות הניסוי של קשירת קוורצטין וקליקוזין לחלבון KCNJ2 פורטו. בסך הכל, טכנולוגיית SPR מספקת שיטה ספציפית, פשוטה, רגישה ומהירה לסינון תרופות, זיהוי בזמן אמת של פרמקוקינטיקה קשורה, זיהוי וירוסים וזיהוי סביבתי ובטיחות מזון.

Introduction

טכנולוגיית תהודה פלזמון פני השטח (SPR) היא טכניקת זיהוי אופטית המבטלת את הצורך בתיוג האנליט. הוא מאפשר ניטור בזמן אמת ודינמי של זיקה כמותית, קינטיקה ותרמודינמיקה. קיבולת תפוקה גבוהה זו רגישה מאוד וניתנת לשחזור, ומאפשרת מדידה של שיעורי פתיחה שונים, שיעורי יציאה וזיקה שונים. בנוסף, כמות הדגימה הקטנה הנדרשת משפרת עוד יותר את התועלת של שיטה זו 1,2. שיטת הזיהוי הביו-מולקולרית המהירה3, המנטרת את קשירת הזיקה בין ביומולקולות, התגלתה כתחום מחקר בולט.

לטכנולוגיית SPR יש יישומים שונים בתחום המחקר והפיתוח של תרופות4. אחד השימושים שלו הוא בגילוי הבסיס המבני של מטרות תרופות ספציפיות. ניתן להשתמש בו גם כדי לזהות את המרכיבים הפעילים של צמחי מרפא סיניים בעלי פעילות פרמקולוגית משמעותית ולחקור את המנגנונים שלהם לסינון ואימות תרופות. גסנר ועמיתיו קבעו עקומת מינון-תגובה ליניארית לנוגדנים דו-ספציפיים באמצעות קביעת SPR, המאפשרת ניתוח ריכוז ובקרת איכות5. בנוסף, ניתן להשתמש ב-SPR לביצוע בדיקות אימונוגניות קליניות בפרמקופיאה ופיתוח חיסונים6.

תחום אחד שבו ניתן להשתמש בו הוא באיתור שאריות חומרי הדברה, שאריות תרופות וטרינריות, תוספים לא חוקיים, חיידקים פתוגניים ומתכות כבדות 7,8,9,10 במוצרים חקלאיים ובדיקות בטיחות מזון. על ידי שימוש בטכנולוגיית SPR ניתן לשפר את הדיוק והיעילות של בדיקות אלה.

תחום נוסף שבו ניתן ליישם טכנולוגיית SPR הוא בזיהוי מהיר של רעלים ואנטיביוטיקה. טכנולוגיה זו מאפשרת הצמדה של נוגדנים ויראליים, תרכובות מולקולות קטנות ואפטמרים לשבב החיישן הביולוגי SPR. לאחר מכן, שבב החיישן הביולוגי SPR מזהה ריכוזים שונים של RNA ויראלי כאנליט11. שיטה זו שימשה בהצלחה בזיהוי מהיר של נגיפים כגון H5N1, נגיף שפעת העופות H7N9 ונגיף הקורונההחדש 12,13,14. בנוסף ליישומים אלה, טכנולוגיית SPR שימושית גם בפרוטאומיקה, סינון תרופות, זיהוי בזמן אמת של פרמקוקינטיקה קשורה, וחקר חלבונים וקולטנים של וירוסים ופתוגניים 15,16,17,18. הוא מתאים במיוחד למחקר מדעי ולניסויי הוראה באוניברסיטאות ובמכוני מחקר ומהווה כלי רב ערך במסגרות מדעיות ומחקריות שונות.

העיקרון של SPR הוא תנועה תנודתית קולקטיבית של אלקטרונים חופשיים בממשק בין סרט מתכת לדיאלקטרי, הנגרמת על ידי גלי אור מקריים19. זהו בעצם התהודה בין הגל החולף לגל הפלזמה על פני המתכת20. כאשר האור עובר ממדיום פוטודנטי למדיום פוטופובי, השתקפות מוחלטת מתרחשת בתנאים מסוימים. מנקודת המבט של אופטיקה גלית, כאשר האור הפוגע מגיע לממשק, הוא אינו מייצר מיד אור מוחזר. במקום זאת, הוא עובר תחילה דרך המדיום האופטי הפובי בעומק של אורך גל אחד בערך. לאחר מכן הוא זורם לאורך הממשק לאורך כחצי אורך גל לפני שהוא חוזר לתווך הצפוף אופטית. גל זה העובר דרך המדיום האופטי הפובי מכונה גל חמקמק, כל עוד האנרגיה הכוללת של האור נשארת קבועה. מכיוון שמתכת מכילה גז אלקטרונים חופשי, ניתן להתייחס אליה כפלסמה. האור הפוגע מעורר את הרטט האורכי של גז האלקטרונים, מה שמוביל ליצירת גל צפיפות מטען לאורך הממשק המתכתי-דיאלקטרי, המכונה גל פלזמה על פני השטח. תהודה זו מתפשטת בצורה של הנחתה מעריכית בשני המדיות. כתוצאה מכך, האנרגיה של האור המוחזר מופחתת משמעותית. זווית ההתרחשות המקבילה שבה האור המוחזר נעלם לחלוטין ידועה כזווית התהודה21. SPR רגיש מאוד למקדם השבירה של המדיום הנצמד למשטח סרט המתכת20. זווית ה- SPR משתנה עם מקדם השבירה של משטח סרט המתכת, כאשר שינוי מקדם השבירה הוא פרופורציונלי בעיקר למסה המולקולרית של משטח סרט המתכת22. כל שינוי בתכונות מדיום פני השטח או בכמות ההדבקה יביא לזוויות תהודה שונות. לפיכך, ניתן לנתח את האינטראקציה המולקולרית על ידי בחינת השינויים בזווית התהודה.

ניתוח SPR אופטי לא הרסני, נטול תוויות ובזמן אמת, המבוסס על העקרונות לעיל, מתאים למחקר בתחומים שונים. לכן, הדגמנו את התזוזה הזוויתית של עקומת ה-SPR ואת תוצאות הניסוי על ידי ניתוח רב-מחזורי, תוך לקיחת השילוב של קוורצטין וקליקוזין עם חלבון רקומביננטי KCNJ2 כדוגמה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

הערה: עקומת החישה הניסיונית המלאה מצביעה על כך שניתן לסווג את תהליך הניסוי לשמונה שלבים נפרדים.

1. הכנת מדגם וחוצץ

  1. הכן שבבי חיישנים לפני הניסוי.
    1. טפלו בשבבים בתמיסת פיראנה (30% H2O2: H2SO4=1:3; v/v) למשך 2 דקות. לאחר מכן, נקו את השבב היטב בכמות גדולה של מים נטולי יונים ולאחר מכן השרו אותו באתנול נטול מים, מה שאפשר לו להתייבש באופן טבעי.
    2. לאחר מכן, יש להשרות את השבב למשך הלילה בתמיסה של 11-mercapto-l-undecanol (MUOH) בריכוז של 50 M. לאחר מכן, הניחו את השבב בתמיסת אפיכלורוהידרין ואפשרו לו להגיב בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס למשך 4 שעות.
    3. מוציאים את השבב מהתמיסה ושוטפים אותו היטב במים מזוקקים ואתנול נטול מים. לבסוף, זרוק את תמיסת הדקסטרן הבסיסית על משטח סרט הזהב של השבב ואפשר לו להגיב ב-25 מעלות צלזיוס למשך 20 שעות. נקו את השבב במים נטולי יונים ולאחר מכן טבלו אותו בתמיסת חומצה ברומואצטית כדי להשיג את שינוי הדקסטרן הידרוקסיל קרבוקסימתילציה. השתמש בקוורצטין ובקליקוסין בטוהר ≥98.5% ו-≥99%, בהתאמה.
  2. הכן את כל המאגרים המכילים מאגר רץ, מפעיל, מאגר אימוביליזציה (10 מ"מ נתרן אצטט), ותמיסת התחדשות 10 מ"מ גליצין-HCl, pH 1.5. המפעיל מכיל 115 מ"ג N-Hydroxysuccinimide (NHS), 750 מ"ג 1-Ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC), ו-10.5 מ"ל של 1 M ethanolamine hydrochloride-NaOH ב-pH 8.5. ממיסים את ה-EDC וה-NHS על ידי הוספת 10 מ"ל מים מסוננים לכל בקבוקון (ראה טבלת חומרים).
    הערה: אחסן את המינסות של EDC ו-NHS בטמפרטורה של -18 מעלות צלזיוס ומטה, השתמש במכסות תוך חודשיים. יש לנקות את כל הפתרונות לפני השימוש.

2. כיול מכשירים

  1. צייר עקומה סטנדרטית של ריכוז אלכוהול וערך שיא הזרקת אלכוהול בריכוזים שונים (יחס נפח של 2%, 1%, 0.5%, 0.2% ו-0.1%) על זהב חשוף והשווה את ערך השיא המקסימלי של אלכוהול.
    הערה: הזרקה בקצב זרימה של 50 מיקרוליטר לדקה, לפי מקור תוכנת ניתוח נתונים קיבלה עקומה סטנדרטית.
  2. על פי המדריך הטכני, חשב את גורם התיקון של המכשיר, המיוצג על ידי K, באמצעות הנוסחה:
    K=Δθ/Δ[(A-B)/(A+B)]
    בנוסחה זו, A ו-B מייצגים את ערכי האות של הגלאים המתאימים. ערך השיפוע התיאורטי, כפי שמצוין במדריך, הוא 0.06. לכן, ניתן לחשב את גורם התיקון, K, כ-K=0.06/R, (כאשר R הוא השיפוע של משוואת הרגרסיה הליניארית המתקבלת מהעקומה הסטנדרטית).
  3. הכפל את ערך ה-Δ[(A-B)/(A+B)] הנמדד במקדם התיקון כדי לקבל את ערך ה-Δθ בפועל.

3. תפעול מערכת בסיסי

  1. כדי להפעיל את המערכת, הפעל את מתג ההפעלה והמתן עד שיחידת הזיהוי תגיע לטמפרטורה שנקבעה מראש (בדרך כלל 25 מעלות צלזיוס).
  2. פתח את תוכנת הבקרה על-ידי לחיצה על התחל תוכנית > > תוכנת הבקרה של OpenSPRTM והתוכנה תתחבר אוטומטית למערכת המארחת לאחר הפעלתה.
  3. עקוב אחר נוהל ההפעלה הסטנדרטי של מכשיר ה-SPR כדי להתקין את שבב COOH (שבב מבוסס גלוקן). ראשית, הניחו טיפת שמן ארז על גב השבב הביולוגי SPR. לאחר מכן, חבר את שבב COOH למשטח המנסרה של החיישן, וודא שאין בועות אוויר בין השבב לפריזמה. לבסוף, התקן את בריכת הזרימה והדק אותה לנקודת האור.
    הערה: מקם את בריכת הזרימה בחריץ המיועד והדק אותה היטב באמצעות ברגי הקיבוע. מידות הערוץ הן 10 מ"מ x 1 מ"מ x 1 מ"מ.
  4. מיקום שבב
    1. כדי לפתוח את פתח השבב, בחר באפשרות הכנס שבב מתפריט כלים . אם כבר יש שבב בתא השבבים, לחץ על האפשרות הוצא שבב בתפריט כלים .
    2. בחר את סוג השבב המתאים מהתפריט הנפתח של סוג השבב אם אתה משתמש בשבב חדש ומלא את מזהה השבב במידע הניסיוני הקשור לשבב. ניתן למלא את מספר מנת השבב (אופציונלי). אם מדובר בשבב משומש, בחר שימוש חוזר בשבב ומצא את פרטי השבב המתאימים בתפריט הנפתח מזהה השבב.
    3. החזק את השבב כשצד המילה פונה כלפי מעלה, דחף בעדינות את השבב לתוך חריץ הכרטיס בהתאם לכיוון החץ על השבב, ולבסוף סגור את דלת תא השבבים.
    4. לחץ על לחצן שבב עגינה . המערכת תעבור אוטומטית למצב המתנה לאחר הנחת השבב.
    5. כדי לשטוף את כל מערכת הזרימה הפנימית בקצב זרימה גבוה, בחר כלים > הפקודה Prime > התחל. התהליך כולו אורך 6-7 דקות. לחץ על סגור כדי להעביר אוטומטית את המערכת למצב המתנה.
  5. לחץ והחזק את הכפתור השחור בצד ימין של מחזיק הצינור ופתח את מכסה המתכת שמאלה. לאחר הנחת המבחנה המתאימה, סגור בעדינות את מכסה המתכת. אם אתה שומע צליל נקישה, מכסה המתכת נעול.
  6. דחף בעדינות את מחזיק המבחנה לאורך חריץ הכרטיס לתוך תא הדגימה ושמע צליל נקישה, המציין שמחזיק המבחנה נמצא במיקום הנכון ונעול.
  7. לחץ על אישור בתיבת הדו-שיח הוצאת מגש ארון תקשורת כדי להזין באופן אוטומטי את ארון התקשורת לתא הדגימה ולסגור את הדלת.
    הערה: קיימת מגבלת זמן כאשר דלת תא הנוסעים לדוגמה נפתחת. הדלת תיסגר אוטומטית לאחר 60 שניות של פתיחה. ב-15 השניות האחרונות, הספירה לאחור בתיבת הדו-שיח מופיעה בגופן אדום ומהבהבת. המתן עד שהדלת תיסגר לפני שתפתח אותה מחדש כדי למנוע צביטה בידך.
  8. נורמליזציה של אותות תגובה
    1. בחר Tool > More Tools, בחר Normalize בספריית כלי התחזוקה ולחץ על Start > Next.
    2. הוסף 120 מיקרוליטר של תמיסת 70% BIAnormalizing למבחנה בגודל 7 מ"מ. הנח את המבחנה במיקום שצוין המוצג בתוכנית (R2F6). לאחר אישור שמכסה מחזיק הצינור סגור כהלכה, הנח את מחזיק הצינור בתא הדגימה וסגור את דלת תא הנוסעים ולחץ על התחל כדי להפעיל את התוכנית.

4. לכידת ליגנד

  1. מדידת pH
    1. לפני קיבוע ליגנדים על השבב, סנן pH מאגר ליגנד מתאים כדי להעשיר ליגנדים ליד פני השבב באמצעות ספיחה אלקטרוסטטית כדי להשיג אפקט צימוד טוב יותר. ריכוז הליגנד הכללי הוא 10-100 מיקרוגרם/מ"ל, ובניסוי הראשון נסו להשתמש ב-20 מיקרוגרם/מ"ל.
    2. סנן את הליגנד מ-10 מ"מ נתרן אצטט עם ערכי pH של 5.5, 5.0, 4.5 ו-4. לקביעת פרמטרי התהליך, בחר Run-Wizard, Surface Preparation-Immobilization pH Scouting ולחץ על New.
    3. בחר את ערוץ השבב, אותו ניתן לבחור מבין ערוצים 1, 2, 3 או 4. למאגר ארבעה תנאים מוגדרים מראש: 10 מ"מ נתרן אצטט, pH 5.5, 5.0, 4.5 ו-4. לאחר מכן, הזן את שם הליגנד, זמן המגע (180 שניות) וקצב הזרימה (5 מיקרוליטר לדקה).
    4. לאחר התחדשות המשטח עם 50 מ"מ NaOH, הגדר את טמפרטורת פני השבב ואת הטמפרטורה של תא הדגימה. לאחר מכן, בחר מדגם ומגיב מתלה 1 משמאל, והנח את התמיסה בהתאם למיקום המתאים במדף הדגימה. שמור את שיטת הניסוי והתחל את הניסוי על ידי לחיצה על הבא.
  2. קיבוע ליגנד
    1. בחר אשף הפעלה, הכנת משטח-אימוביליזציה ולחץ על חדש. הגדר את יכולת הגיוס לארבעה ערוצים: FC1, FC2, FC3 ו-FC4. בדרך כלל, ערוץ 1 משמש כהפניה בעת זיווג ערוצים 1 ו-2, וערוץ 3 הוא ההתייחסות בעת ניוד כל ארבעת הערוצים.
    2. השתמש בערוצי הייחוס לניגודיות ריקה או לקיבוע ללא ליגנד סגור בהפעלה, באמצעות ערוצים 1 ו-2 כדי לחבר ליגנדים בערוץ 2.
      הערה: ישנם שני מצבי צימוד זמינים: כוון לרמה משותקת וציין זמן מגע. במטרה למצב רמה משותק, הזן את רמת צימוד היעד, והתוכנה תשיג אוטומטית את הרמה המתאימה. מצב זמן המגע דורש קלט של זמן הזרקה וקצב זרימה ומשמש בדרך כלל על סמך ניסויים מוקדמים.

5. שיטת אנליט רב-מחזורית

  1. הפעל את Prime ומלא את המזרק והתא במאגר קבוע. בחר הפעלה-הפעלה ידנית , בחר ערוצים 1-2 בסדרה בנתיב הזרימה ולחץ על התחל.
  2. התחל לפעול בקצב הזרימה המרבי (150 מיקרוליטר לדקה) וזהה את המאגר שהוא HEPES (pH 7.4). כאשר מגיעים לקו בסיס יציב, יש לשטוף את טבעת הדגימה עם מאגר ולרוקן את טבעת הדגימה.
    הערה: אם קו הבסיס (קו שיווי משקל שנוצר על עקומת החישה בעת הפעלת המאגר) לא מושג תוך 10 דקות, נסה להזריק 10 מ"מ של נתרן הידרוקסיד למשך 30 שניות.
  3. הפעל את השבב עם פתרון EDC/NHS (1:1, 50 μL כל אחד).
  4. הפעל 200 מיקרוליטר של ליגנד מדולל עם המאגר המופעל על הדגימה למשך 4 דקות. לאחר ייצוב הכריכה, שטפו את טבעת הדגימה עם מאגר.
  5. דגימה של 200 מיקרוליטר של תמיסת חסימה, שטפו את טבעת הדגימה עם מאגר ורוקנו אותה באוויר. התבונן בקו הבסיס למשך 5 דקות כדי להבטיח יציבות.
  6. לדלל את האנליטים עם תמיסת חיץ, ואז לקחת 3.9 מיקרומטר, 7.8 מיקרומטר, 15.625 מיקרומטר ו-31.25 מיקרומטר קוורצטין, ו-15.625 מיקרומטר, 31.25 מיקרומטר, 62.5 מיקרומטר, 125 מיקרומטר ו-250 מיקרומטר קליקוזין, כדגימות ב-20 מיקרוליטר לדקה.
  7. זמן הקישור של חלבון (10 מיקרוגרם/מ"ל-50 מיקרוגרם/מ"ל) וליגנד הוא 240 שניות, עם זמן דיסוציאציה טבעי של 360 שניות. הגדל את קצב הזרימה ל-150 מיקרוליטר לדקה והזריק מאגר התחדשות מתאים להסרת אנליט.

6. התחדשות

  1. להתחדשות, השתמש ב-10 מ"מ גליצין-הידרוכלוריד, תמיסות עשירות במלח או חומצה-בסיס ברמות pH משתנות (למשל, 2.5, 4.5, 5.0, 5.5 וכו').
  2. כדי לסנן את תנאי ההתחדשות, השתמש באיתור פיתוח-התחדשות של אשף הפעלה ולחץ על חדש. בחר 1-2 ערוצים בסדרה בנתיב הזרימה, בחר את השבב ולחץ על הבא.
  3. כדי לחמם את השבב, לחץ על הפעלה, שצריכה להיעשות יותר מפי 3. הזן את שם האנליט והגדר את קצב הזרימה של התמיסה המחודשת ל-150 מיקרוליטר לדקה.

7. ניתוח נתונים

  1. לנתח את תוצאות הניסוי באמצעות תוכנת ניתוח נתונים SPR, תוך שימוש במודל הניתוח One to One.
    הערה: כל התהליך מתנהל במאגר הפועל. המאגרים האחרים המשמשים בתהליך בדיקת SPR זהים למאגר ההזרקה.

8. תחזוקת מערכת

  1. לאחר השלמת הניסוי, הסר את שבב הזיהוי והחלף אותו בשבב התחזוקה. החלף את המאגר הפועל במספיק מים טהורים טריים ושטוף את המערכת בפריים. לאחר ההתחלה, המערכת תעבור אוטומטית למצב המתנה כדי לנקות את בקבוק נוזל הפסולת ולהחליף את מי המחט.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

כדי לקבוע אם החלבון מקובע על פני השבב, נעשה שימוש בקואורדינטה (אות תגובה) של מפת חיישן SPR (איור 1), בעוד שמתקבלת התזוזה הזוויתית של עקומת ה-SPR. איור 2 ואיור 3 מתארים את עקומת ה-SPR של האינטראקציה בין קוורצטין וקליקוזין עם חלבון רק...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

מחזור ניתוח ה- SPR מחולק לארבעה שלבים. השלב הראשון, קו הבסיס, כולל הזרקת המאגר. לאחר מכן מגיע השלב השני, לכידת ליגנד. שבב החיישן COOH מופעל עם EDC/NHS (1:1) בקצב זרימה של 20 μL/min. לאחר מכן השבב מנוטרל באמצעות 1 M אתנולאמין הידרוכלוריד-NaOH בקצב זרימה של 20 מיקרוליטר לדקה. נעבור לשלב השלישי, ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט המו"פ הגדול של מחוז סצ'ואן (2022YFS043), תוכנית המחקר והפיתוח המרכזית של נינגשיה (2023BEG02012) ופרויקט קידום המחקר של Xinglin Scholar של אוניברסיטת צ'נגדו של TCM (XKTD2022013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC)Nan Jing Reagent,Nanjing,ChinaC08296594
Anhydrous ethanolMerck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, China459836
BIAnormalizing solutionMerck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, China49781
Blocking solutionBosheng Biotechnology Co.,Ltd., Shanghai, China110050
Bromoacetic acidMerck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, China17000
CalycosinPush Bio-technology Co., Ltd., Chengdu, ChinaPU0124-0025
DextranCanspec Scientific Instruments Co., Ltd.,Shanghai, ChinaPM10036
EpichlorohydrinMerck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, China492515
Ethanolamine hydrochlorideYuanye Biotech Co., Ltd., Shanghai, ChinaS44235
Glycine-HClMerck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, ChinaG2879
H2O2Merck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, China3587191
H2SO4Nantong high-tech Industrial Development Zone,China2020001150C
HEPESXiya Reagent Co., Ltd., Shandong, ChinaS3872
KCNJ2 (Human) Recombinant ProteinAbnova,West Meijie Technology Co., Ltd., Beijing, ChinaH00003759-Q01
MUOHJizhi Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, ChinaM40590
NaOHMerck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, ChinaSX0603
N-Hydroxysuccinimide(NHS)Yuanye Biotech Co., Ltd., Shanghai, ChinaS13005
OpenSPRTMNicoya
QuercetinPush Bio-technology Co., Ltd., Chengdu, ChinaPU0041-0025
Sensor Chip COOHNicoya
Sodium AcetateMerck Chemical Technologies Ltd., Shanghai, China229873

References

  1. Jebelli, A., Oroojalian, F., Fathi, F., Mokhtarzadeh, A., Guardia, M. Recent advances in surface plasmon resonance biosensors for microRNAs detection. Biosens Bioelectron. 169, 112599(2020).
  2. Sun, B., Xu, J., Liu, S., Li, Q. X. Characterization of small molecule-protein interactions using SPR method. Methods Mol Biol. 2690, 149-159 (2023).
  3. Mousavi, S. M., et al. Biomedical applications of an ultra-sensitive surface plasmon resonance biosensor based on smart MXene quantum dots (SMQDs). Biosensors (Basel). 12 (9), 743(2022).
  4. Olaru, A., Bala, C., Jaffrezic-Renault, N., Aboul-Enein, H. Y. Surface plasmon resonance (SPR) biosensors in pharmaceutical analysis. Crit Rev Anal Chem. 45 (2), 97-105 (2015).
  5. Meschendoerfer, W., Gassner, C., Lipsmeier, F., Regula, J. T., Moelleken, J. SPR-based assays enable the full functional analysis of bispecific molecules. J Pharm Biomed Anal. 132, 141-147 (2017).
  6. Djaileb, A., et al. Cross-validation of ELISA and a portable surface plasmon resonance instrument for IgG antibody serology with SARS-CoV-2 positive individuals. Analyst. 146 (15), 4905-4917 (2021).
  7. Miyake, S., et al. Simultaneous detection of six different types of pesticides by an immunosensor based on surface plasmon resonance. Anal Sci. 36 (3), 335-340 (2020).
  8. Ravindran, N., et al. Recent advances in surface plasmon resonance (SPR) biosensors for food analysis: a review. Crit Rev Food Sci Nutr. 63 (8), 1055-1077 (2023).
  9. Bhandari, D., Chen, F. C., Bridgman, R. C. Magnetic nanoparticles enhanced surface plasmon resonance biosensor for rapid detection of Salmonella typhimurium in Romaine lettuce. Sensors (Basel). 22 (2), 475(2022).
  10. Amirjani, A., Kamani, P., Hosseini, H. R. M., Sadrnezhaad, S. K. SPR-based assay kit for rapid determination of Pb2. Anal Chim Acta. 1220, 340030(2022).
  11. Shrivastav, A. M., Cvelbar, U., Abdulhalim, I. A comprehensive review on plasmonic-based biosensors used in viral diagnostics. Commun Biol. 4 (1), 70(2021).
  12. Nguyen, V. T., et al. Highly sensitive sandwich-type SPR based detection of whole H5Nx viruses using a pair of aptamers. Biosens Bioelectron. 86, 293-300 (2016).
  13. Chang, Y. F., et al. Simple strategy for rapid and sensitive detection of avian influenza A H7N9 virus based on intensity-modulated SPR biosensor and new generated antibody. Anal Chem. 90 (3), 1861-1869 (2018).
  14. Das, C. M., Guo, Y., Kang, L., Ho, H. P., Yong, K. T. Investigation of plasmonic detection of human respiratory virus. Adv Theory Simul. 3 (7), 2000074(2020).
  15. Lakayan, D., Haselberg, R., Niessen, W. M., Somsen, G. W., Kool, J. On-line coupling of surface plasmon resonance optical sensing to size-exclusion chromatography for affinity assessment of antibody samples. J Chromatogr. A. 1452, 81-88 (2016).
  16. Loo, J. F., et al. An aptamer bio-barcode (ABC) assay using SPR, RNase H, and probes with RNA and gold-nanorods for anti-cancer drug screening. Analyst. 142 (19), 3579-3587 (2017).
  17. Fabini, E., Danielson, U. H. Monitoring drug-serum protein interactions for early ADME prediction through surface plasmon resonance technology. J Pharm Biomed Anal. 144, 188-194 (2017).
  18. Khalenkov, A. M., Norton, M. G., Scoot, D. E. Method for screening influenza neutralizing antibodies in crude human plasma and its derivatives using SPR. Heliyon. 9 (5), 15651(2023).
  19. Locatelli-Hoops, S., Yeliseev, A. A., Gawrisch, K., Gorshkova, I. Surface plasmon resonance applied to G protein-coupled receptors. Biomed Spectrosc Imaging. 2 (3), 155-181 (2013).
  20. Singh, S., et al. 2D nanomaterial-based surface plasmon resonance sensors for biosensing applications. Micromachines (Basel). 11 (8), 779(2020).
  21. Pourmadadi, M., et al. Properties and applications of graphene and its derivatives in biosensors for cancer detection: A comprehensive review. Biosensors. 12 (5), 269(2022).
  22. Singh, T. I., Singh, P., Karki, B. Early detection of chikungunya virus utilizing the surface plasmon resonance comprising a silver-silicon-PtSe 2 multilayer structure. Plasmonics. 18 (3), 1173-1180 (2023).
  23. Das, S., Devireddy, R., Gartia, M. R. Surface plasmon resonance (SPR) sensor for cancer biomarker detection. Biosensors (Basel. 13 (3), 396(2023).
  24. Liu, R., Ye, X., Cui, T. Recent progress of biomarker detection sensors. Research (Wash D C). 2020, 7949037(2020).
  25. Bolognesi, M., et al. A fully integrated miniaturized optical biosensor for fast and multiplexing plasmonic detection of high- and low-molecular-weight analytes. Adv Mater. 35 (26), 2208719(2023).
  26. Inoue, S., Fukada, K., Hayashi, K., Seyama, M. Data processing of SPR curve data to maximize the extraction of changes in electrochemical SPR measurements. Biosensors (Basel). 12 (8), 615(2022).
  27. Topor, C. V., Puiu, M., Bala, C. Strategies for surface design in surface plasmon resonance (SPR) sensing. Biosensors (Basel). 13 (4), 465(2023).
  28. Bonnet, H., et al. Negative SPR signals during low molecular weight analyte recognition). Anal Chem. 93 (8), 4134-4140 (2021).
  29. He, P., et al. Cholesterol chip for the study of cholesterol-protein interactions using SPR. Biosensors (Basel). 12 (10), 788(2022).
  30. Kausaite-Minkstimiene, A., et al. An ultra-sensitive SPR immunosensor for quantitative determination of human cartilage oligomeric matrix protein biomarker. Biosens Bioelectron. 234, 115370(2023).
  31. Pandey, P. S., et al. SPR based biosensing chip for COVID-19 diagnosis-A review. IEEE Sens J. 22 (14), 13800-13810 (2022).
  32. Mei, Y., et al. Single-layer graphene-coated gold chip for electrochemical surface plasmon resonance study. Anal Bioanal Chem. 411, 4577-4585 (2019).
  33. Zhou, L., Arugula, M. A., Chin, B. A., Simonian, A. L. Simultaneous surface plasmon resonance/fluorescence spectroelectrochemical in situ monitoring of dynamic changes on functional interfaces: A study of the electrochemical proximity assay model system. ACS Appl Mater Interfaces. 10 (48), 41763-41772 (2018).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

SPRKCNJ2

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved