תהודה פלסמון פני השטח, או SPR, היא התופעה הבסיסית מאחורי biosensors מסוימים ללא תווית להערכת אינטראקציות מחייבות וספיכה של ביומולקולים. קשירת התקפות הדורשות תיוג, כגון ELISA, יכולות להיות תהליך הגוזל זמן רב ועשויות לשנות את הפונקציונליות של הניתוח. ב- SPR, אינטראקציות ביומולקולריות מתרחשות על חיישן מיוחד עשוי שכבה דקה של מתכת על פנים אחד של פריזמה. על ידי ניטור השינויים באור המשתקפים מהיד תחתון המתכת, מכשירי SPR מדמים אינטראקציות אלה בזמן אמת ללא שימוש בתוויות. וידאו זה יציג את העקרונות של SPR, הליך כללי עבור הדמיית SPR, וכמה יישומים של ביוכימיה.

חיישן SPR עשוי בדרך כלל משכבה דקה של מתכת אצילית על פני מנסרה. כדי לקחת קריאות מהחיישן, האור משתקף מממשק פריזמה-מתכת לתוך פוטו-דקטור. האור המוחזר יהיה בעוצמה גבוהה למעט בזווית מסוימת, הקשורים למאפיינים האלקטרוניים של משטח המתכת, המכונה "זווית התהודה של פלסמון פני השטח".

כאשר מולקולות נקשרות לפני השטח, המאפיינים האלקטרוניים של המתכת משתנים, אשר בתורו מתאים את הזווית. ככל שחלבונים חדשים מתחברים ויוצרים קומפלקסים, הזווית תזוז עוד יותר. על-ידי מדידת שינויים יחסיים בזווית ה-SPR, ניתן לנטר אינטראקציות כאלה בזמן אמת.

טכניקה נוספת הנקראת לוקליזציה, או "L"SPR, משתמשת בננו-חלקיקי מתכת כמשטח החיישן. המאפיינים המשפיעים על זווית SPR הם מקומיים מאוד לכל ננו-חלקיק, אשר משפר את הרגישות ואת רזולוציית האות.

בעת חקירת אינטראקציות מחייבות עם SPR סטנדרטי, החיישן מותקן בדרך כלל בפלטפורמה שהופכת לרצפה של תא זרימה במכשיר. הביומולקולים של עניין נישאים דרך תא הזרימה על ידי פתרון חוצץ. משטח החיישן מצופה לעתים קרובות תחילה במצע בעל זיקה גבוהה למתכת. זה מבטיח כי כמות משמעותית של ליגנד, אשר בתורו נקשר לניתוח של עניין, יהיה משותק על החיישן ומפחית את הסבירות כי ליגנד יהיה להתנתק במהלך ההליך.

ברגע שהליגנד משותק בחיישן, הניתוח זורם מעל החיישן במאגר. על-ידי ניטור השינוי בזווית ה- SPR לאורך זמן כאשר הניתוח נקשר לליגנד, ניתן לחשב את קצב האיגוד ומידע קינטי אחר.

נתוני רפלקטיביות יכולים לשמש גם עבור הדמיית SPR, או SPRi, על ידי הפניית האור המוחזר לגלאי CCD. פעולה זו מפיקה תמונה ברזולוציה גבוהה עם ניגודיות גבוהה של כל משטח החיישן. באמצעות SPR והטכניקות הקשורות, ניתן לענות על שאלות על זיקה מולקולרית, קינטיקה, ספציפיות וריכוז.

עכשיו שאתם מבינים מה נמדד בניסוי SPR, בואו נסתכל על הליך לחקירת שיעורי כריכה.

לפני תחילת ההליך, יש להכין את המאגרים הפועלים והדוגמאים. המאגר פועל משמש להפקדת הליבנד על החיישן, ואת המאגר לדוגמה משמש להפקדת הניתוח. שבב החיישן מנוקה בקפידה ונטען לתוך נדן. לאחר מכן, ההתקן ממוקם לתוך המכשיר, שם הוא הופך לתחתית תא הזרימה. תוכנת המכשיר מוגדרת לניסוי ולניתוח שלאחר מכן. במידת הצורך, משטח החיישן מוכן עם מצע כדי ללכוד את הליגנד. הליגנד זורם על פני השטח של החיישן במאגר הריצה, שם הוא נלכד על ידי המצע על פני השטח של החיישן.

לאחר מכן, הניתוח במאגר המדגם עובר דרך תא הזרימה, שם הוא נקשר באופן סלקטיבי לליגנד משותק. השינוי בשיקוף משורטט ומושווה כנגד פקדים כדי לקבוע קבועי קצב ונתונים קינטיים תגובה אחרים עבור התגובה הנחקרת.

עכשיו שאתם מבינים איך ניסוי SPR מבוצע, בואו נסתכל על כמה יישומים אחרים של SPR בביוכימיה.

כאן, דימות SPR שימש להערכת חלבונים עם מערך של 11 קולטנים על חיישן. גרפים תלת-ממדיים של רפלקטיביות לעומת זמן וריכוז הקולטן הוכנו מנתוני הרפלקטיביות עבור כל חלבון. "פרופילים" אלה אופייניים לכל חלבון, ולכן יכול לשמש לאחר מכן לזיהוי חלבון.

בניסוי זה, הפרשות תאים נחקרו באמצעות חיישן LSPR בהתאמה אישית. החיישן היה תואם גם למיקרוסקופיה SPRi ופלואורסצנטית. עם הפקדת התא על החיישן, האינטראקציה של הפרשות התא עם מערך הננו-חלקיקים יכולה להימדד ברזולוציה מרחבית גבוהה.

כאן, השימוש בנקודות קוונטיות, מוליכים למחצה ננומטריים, כסוכן שיפור אותות SPR מעורבב עם הניתוח נחקר. שיטת "ננו-SPRi" משופרת זו הושוותה לבדיקות על ידי SPRi סטנדרטי ושיטת ELISA. שיטת nano-SPRi שיפרה באופן משמעותי את הרגישות ואת גבול הזיהוי תוך שהיא עדיין גוזלת פחות זמן משיטת ELISA.

הרגע צפית בסרטון של ג'וב על תהודה על פני השטח. תופעה זו משמשת לניטור ותמונה אינטראקציות ביומולקולריות ללא שימוש בתוויות. וידאו זה הציג את העקרונות של SPR, פרוטוקול טיפוסי לביצוע ניסוי SPR, וכמה יישומים של SPR בביוכימיה.

תודה שצפיתם!