Method Article

Real-time detectie van dynamische affiniteit tussen biomoleculen met behulp van Surface Plasmon Resonance (SPR) -technologie

DOI:

10.3791/65946

⸱

September 29th, 2023

 ,  ,  ,  , 
1School of Basic Medical Sciences, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 2Innovative Institute of Chinese Medicine and Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 3Research Institute of Integrated Traditional Chinese Medicine and Western Medicine, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De huidige studie heeft tot doel het principe en de methodologie van oppervlakteplasmonresonantie (SPR)-technologie op te helderen, die veelzijdige toepassingen vindt in meerdere domeinen. Dit artikel beschrijft de SPR-technologie, de operationele eenvoud en de opmerkelijke doeltreffendheid ervan, met als doel een breder bewustzijn en acceptatie van deze technologie bij lezers te bevorderen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Oppervlakteplasmonresonantie (SPR) -technologie is een gevoelige nauwkeurige methode voor het detecteren van virussen, pathogene moleculaire eiwitten en receptoren, het bepalen van bloedgroepen en het detecteren van voedselvervalsing, naast andere biomoleculaire detecties. Deze technologie maakt het mogelijk om snel de potentiële binding tussen biomoleculen te identificeren, waardoor een snelle en gebruiksvriendelijke, niet-invasieve screening van verschillende indicatoren mogelijk is zonder dat etikettering nodig is. Bovendien vergemakkelijkt SPR-technologie real-time detectie voor high-throughput drugsscreening. In dit programma worden het toepassingsgebied en de basisprincipes van de SPR-technologie kort geïntroduceerd. Het bedieningsproces wordt in detail beschreven, te beginnen met de kalibratie van het instrument en de basiswerking van het systeem, gevolgd door het vastleggen van ligand en de analyse van meerdere cycli van de analyt. De real-time curve en experimentele resultaten van de binding van quercetine en calycosine aan het KCNJ2-eiwit werden uitgewerkt. Over het algemeen biedt SPR-technologie een zeer specifieke, eenvoudige, gevoelige en snelle methode voor het screenen van geneesmiddelen, real-time detectie van gerelateerde farmacokinetiek, virusdetectie en identificatie van milieu en voedselveiligheid.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Oppervlakteplasmonresonantie (SPR)-technologie is een optische detectietechniek die het labelen van de analyt overbodig maakt. Het maakt real-time en dynamische monitoring van kwantitatieve bindingsaffiniteit, kinetiek en thermodynamica mogelijk. Deze hoge doorvoercapaciteit is zeer gevoelig en reproduceerbaar, waardoor verschillende open rates, off rates en affiniteit kunnen worden gemeten. Bovendien vergroot de kleine benodigde monsterhoeveelheid de bruikbaarheid van deze methodeverder 1,2. De fast response biomoleculaire detectiemethode3, die de affiniteitsbinding tussen biomoleculen monitort, is naar voren gekomen als een prominent onderzoeksgebied.

SPR-technologie heeft verschillende toepassingen op het gebied van onderzoek en ontwikkeling van geneesmiddelen4. Een van de toepassingen is het ontdekken van de structurele basis van specifieke medicijndoelen. Het kan ook worden gebruikt om de actieve ingrediënten van Chinese kruiden te identificeren die aanzienlijke farmacologische activiteiten bezitten en om hun mechanismen voor het screenen en verifiëren van geneesmiddelen te bestuderen. Gassner et al. hebben een lineaire dosis-responscurve opgesteld voor bispecifieke antilichamen door middel van SPR-bepaling, die concentratieanalyse en kwaliteitscontrole mogelijk maakt5. Bovendien kan SPR worden gebruikt voor het uitvoeren van klinische immunogeniciteitstests bij de ontwikkeling van farmacopees en vaccins6.

Een gebied waar het kan worden gebruikt, is bij de detectie van residuen van bestrijdingsmiddelen, residuen van diergeneesmiddelen, illegale additieven, pathogene bacteriën en zware metalen 7,8,9,10 in landbouwproducten en voedselveiligheidstests. Door gebruik te maken van SPR-technologie kan de nauwkeurigheid en efficiëntie van deze tests worden verbeterd.

Een ander gebied waar SPR-technologie kan worden toegepast, is de snelle detectie van gifstoffen en antibiotica. Deze technologie maakt de hechting van virale antilichamen, kleine molecuulverbindingen en aptameren aan de SPR-biosensorchip mogelijk. De SPR-biosensorchip detecteert vervolgens verschillende concentraties viraal RNA als de analyt11. Deze methode is met succes gebruikt bij de snelle detectie van virussen zoals H5N1, H7N9 vogelgriepvirus en nieuw coronavirus 12,13,14. Naast deze toepassingen is SPR-technologie ook nuttig bij proteomics, screening van geneesmiddelen, real-time detectie van gerelateerde farmacokinetiek en de studie van virussen en pathogene eiwitten en receptoren 15,16,17,18. Het is met name geschikt voor wetenschappelijk onderzoek en onderwijsexperimenten in universiteiten en onderzoeksinstituten en is een waardevol hulpmiddel in verschillende wetenschappelijke en onderzoeksomgevingen.

Het principe van SPR is de collectieve oscillerende beweging van vrije elektronen op het grensvlak tussen een metaalfilm en diëlektricum, veroorzaakt door invallende lichtgolven19. Het is in wezen de resonantie tussen de vluchtige golf en de plasmagolf op het metaaloppervlak20. Wanneer licht overgaat van een fotodicht medium naar een fotofoob medium, vindt onder bepaalde omstandigheden totale reflectie plaats. Vanuit het perspectief van golfoptica, wanneer het invallende licht de interface bereikt, genereert het niet onmiddellijk gereflecteerd licht. In plaats daarvan gaat het eerst door het optisch fobische medium op een diepte van ongeveer één golflengte. Het stroomt vervolgens langs het grensvlak voor ongeveer een halve golflengte voordat het terugkeert naar het optisch dichte medium. Deze golf die door het optisch fobische medium gaat, wordt een ontwijkende golf genoemd, zolang de totale energie van het licht constant blijft. Omdat metaal vrij elektronengas bevat, kan het als plasma worden beschouwd. Het invallende licht wekt de longitudinale trilling van het elektronengas op, wat leidt tot het genereren van een ladingsdichtheidsgolf langs de metaal-diëlektrische interface, bekend als een plasmagolf aan het oppervlak. Deze resonantie plant zich voort in de vorm van exponentiële verzwakking in beide media. Bijgevolg wordt de energie van het gereflecteerde licht aanzienlijk verminderd. De corresponderende invalshoek waarbij het gereflecteerde licht volledig verdwijnt, staat bekend als de resonantiehoek21. SPR is zeer gevoelig voor de brekingsindex van het medium dat zich aan het metaalfilmoppervlak hecht20. De SPR-hoek varieert met de brekingsindex van het metaalfilmoppervlak, waarbij de verandering van de brekingsindex voornamelijk evenredig is met de molecuulmassa van het metaalfilmoppervlak22. Eventuele veranderingen in de eigenschappen van het oppervlaktemedium of de mate van hechting zullen resulteren in verschillende resonantiehoeken. De moleculaire interactie kan dus worden geanalyseerd door de veranderingen in de resonantiehoek te onderzoeken.

Deze niet-destructieve, labelvrije, real-time optische SPR-analyse, gebaseerd op bovenstaande principes, is geschikt voor onderzoek in verschillende vakgebieden. Daarom hebben we de hoekverplaatsing van de SPR-curve en experimentele resultaten aangetoond door middel van multicyclusanalyse, waarbij we de combinatie van quercetine en calycosine met KCNJ2 recombinant eiwit als voorbeeld nemen.

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

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

OPMERKING: De volledige experimentele detectiecurve geeft aan dat het experimentele proces kan worden onderverdeeld in acht verschillende fasen.

1. Monster- en buffervoorbereiding

  1. Bereid sensorchips voor op het experiment.
    1. Behandel de chips met de piranha-oplossing (30% H2O2: H2SO4=1:3; v/v) gedurende 2 min. Reinig de chip vervolgens grondig met een grote hoeveelheid gedeïoniseerd water en week hem vervolgens in watervrije ethanol, zodat hij op natuurlijke wijze kan drogen.
    2. Week de chip vervolgens een nacht in een oplossing van 11-mercapto-l-undecanol (MUOH) met een concentratie van 50 M. Plaats de chip vervolgens in een epichloorhydrineoplossing en laat deze gedurende 4 uur reageren bij 25 °C.
    3. Verwijder de chip uit de oplossing en was deze grondig met gedestilleerd water en watervrije ethanol. Druppel ten slotte de dextran basisoplossing op het oppervlak van de goudfilm van de chip en laat deze gedurende 20 uur reageren bij 25°C. Reinig de chip met gedeïoniseerd water en dompel hem vervolgens onder in een broomazijnzuuroplossing om de dextraanhydroxylcarboxymethyleringsmodificatie te bereiken. Gebruik quercetine en calycosine met een zuiverheid van respectievelijk ≥98,5% en ≥99%.
  2. Bereid alle buffers voor die lopende buffer, activator, immobilisatiebuffer (10 mM natriumacetaat) en regeneratieoplossing 10 mM Glycine-HCl, pH 1,5 bevatten. De activator bevat 115 mg N-hydroxysuccinimide (NHS), 750 mg 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) en 10,5 ml 1 M ethanolaminehydrochloride-NaOH bij pH 8,5. Los de EDC en NHS op door 10 ml gefilterd gedeïoniseerd water aan elke injectieflacon toe te voegen (zie Tabel met materialen).
    OPMERKING: Bewaar EDC- en NHS-aliquots bij -18 °C of lager, gebruik aliquots binnen 2 maanden. Alle oplossingen moeten voor gebruik worden ontgast.

2. Kalibratie van instrumenten

  1. Teken een standaardcurve van alcoholconcentratie en piekwaarde door alcohol in verschillende concentraties (2%, 1%, 0,5%, 0,2% en 0,1% volumeverhouding) op het kale goud te injecteren en de maximale piekwaarde van alcohol te vergelijken.
    OPMERKING: Injecteren met een debiet van 50 μL/min, door de software voor de analyse van oorsprongsgegevens verkreeg een standaardcurve.
  2. Bereken volgens de technische handleiding de correctiefactor van het instrument, weergegeven door K, met behulp van de formule:
    K=Δθ/Δ[(A-B)/(A+B)]
    In deze formule geven A en B de signaalwaarden van de respectievelijke detectoren weer. De theoretische hellingswaarde, zoals aangegeven in de handleiding, is 0,06. Daarom kan de correctiefactor, K, worden berekend als K = 0,06/R (waarbij R de helling is van de lineaire regressievergelijking die wordt verkregen uit de standaardcurve).
  3. Vermenigvuldig de gemeten Δ[(A-B)/(A+B)]-waarde met de correctiefactor om de werkelijke Δθ-waarde te krijgen.

3. Basiswerking van het systeem

  1. Om het systeem te starten, zet u de aan/uit-schakelaar aan en wacht u tot de detectie-eenheid de vooraf ingestelde temperatuur bereikt (meestal 25 °C).
  2. Open de besturingssoftware door te klikken op Start > programma > OpenSPRTM-besturingssoftware en het softwareprogramma maakt automatisch verbinding met het hostsysteem nadat het is uitgevoerd.
  3. Volg de standaard bedieningsprocedure van het SPR-instrument om de COOH-chip (op glucaan gebaseerde chip) te installeren. Doe eerst een druppel cederolie op de achterkant van de SPR biochip. Bevestig vervolgens de COOH-chip aan het prismaoppervlak van de sensor en zorg ervoor dat er geen luchtbellen tussen de chip en het prisma zijn. Installeer ten slotte het stroombad en draai het vast aan de lichte plek.
    NOTITIE: Plaats het stroombad in de daarvoor bestemde gleuf en bevestig het stevig met de bevestigingsschroeven. De afmetingen van het kanaal zijn 10 mm x 1 mm x 1 mm.
  4. Plaatsing van de chip
    1. Als u de spaanklep wilt openen, selecteert u de optie Spaan invoegen in het menu Extra . Als er al een chip in het chipcompartiment zit, klikt u op de optie Chip uitwerpen in het menu Extra .
    2. Selecteer het bijbehorende chiptype in het vervolgkeuzemenu voor het chiptype als u een nieuwe chip gebruikt en vul de chip-ID in met de experimentele informatie met betrekking tot de chip. Het nummer van de chippartij kan worden ingevuld (optioneel). Als het een gebruikte chip is, selecteert u Chip opnieuw gebruiken en zoekt u de bijbehorende chipinformatie in het vervolgkeuzemenu voor de chip-ID.
    3. Houd de chip vast met de woordzijde naar boven, duw de chip voorzichtig in de kaartsleuf in de richting van de pijl op de chip en sluit ten slotte de deur van het chipcompartiment.
    4. Klik op de knop Dock Chip . Het systeem schakelt automatisch over naar de stand-bystatus nadat de chip is geplaatst.
    5. Als u het gehele interne debietsysteem met een hoog debiet wilt spoelen, selecteert u de opdracht Extra > Prime > Start. Het hele proces duurt 6-7 minuten. Klik op Sluiten om het systeem automatisch over te schakelen naar de stand-bystatus.
  5. Houd de zwarte knop aan de rechterkant van de buishouder ingedrukt en open het metalen deksel aan de linkerkant. Sluit na het plaatsen van de juiste reageerbuis voorzichtig het metalen deksel. Als u een klikgeluid hoort, is het metalen deksel vergrendeld.
  6. Duw de reageerbuishouder voorzichtig langs de kaartsleuf in het monstercompartiment en hoor een klikgeluid om aan te geven dat de reageerbuishouder in de juiste positie staat en vergrendeld is.
  7. Klik op OK in het dialoogvenster Uitwerprekreklade om het rek automatisch in het monstercompartiment te voeren en de deur te sluiten.
    OPMERKING: Er is een tijdslimiet wanneer de deur van de monstercabine wordt geopend. De deur sluit automatisch na 60 s na opening. In de laatste 15 s wordt het aftellen in het dialoogvenster in rood lettertype weergegeven en knippert. Wacht tot de deur sluit voordat u deze weer opent om te voorkomen dat uw hand bekneld raakt.
  8. Normalisatie van responssignalen
    1. Selecteer Hulpprogramma > Meer hulpprogramma's, selecteer Normaliseren in de map Hulpprogramma's voor onderhoud en klik op Starten > volgende.
    2. Voeg 120 μL 70% BIAnormaliserende oplossing toe aan een reageerbuis van 7 mm. Plaats de reageerbuis in de aangegeven positie die wordt aangegeven in het programma (R2F6). Nadat u hebt gecontroleerd of het deksel van de slanghouder goed gesloten is, plaatst u de slanghouder in het monstercompartiment en sluit u de cabinedeur en klikt u op Start om het programma uit te voeren.

4. Ligand vastleggen

  1. pH-meting
    1. Voordat liganden op de chip worden bevestigd, moet u een geschikte ligandbuffer-pH afzeven om liganden nabij het oppervlak van de chip te verrijken door middel van elektrostatische adsorptie om een beter koppelingseffect te bereiken. De algemene ligandconcentratie is 10-100 μg/ml en probeer voor het eerste experiment 20 μg/ml te gebruiken.
    2. Screen de ligand van 10 mM natriumacetaat met pH-waarden van 5,5, 5,0, 4,5 en 4. Als u de procesparameters wilt instellen, selecteert u Run-Wizard, Surface Preparation-Immobilization pH Scouting en klikt u op Nieuw.
    3. Selecteer het chipkanaal, dat kan worden gekozen uit kanalen 1, 2, 3 of 4. De buffer heeft vier vooraf ingestelde voorwaarden: 10 mM natriumacetaat, pH 5,5, 5,0, 4,5 en 4. Voer vervolgens de ligandnaam, contacttijd (180 s) en stroomsnelheid (5 μL/min) in.
    4. Nadat het oppervlak is geregenereerd met 50 mM NaOH, stelt u de temperatuur van het spaanoppervlak en de temperatuur van de monsterkamer in. Selecteer vervolgens het monster en het reagensrek1 aan de linkerkant en plaats de oplossing op de overeenkomstige positie in het monsterrek. Sla de experimentele methode op en start het experiment door op Volgende te klikken.
  2. Ligand immobilisatie
    1. Selecteer Uitvoeren-Wizard, Oppervlaktevoorbereiding-Immobilisatie en klik op Nieuw. Stel de mobilisatiemogelijkheid in op vier kanalen: FC1, FC2, FC3 en FC4. Over het algemeen wordt kanaal 1 gebruikt als referentie bij het koppelen van kanalen 1 en 2, en kanaal 3 is de referentie bij het mobiliseren van alle vier de kanalen.
    2. Gebruik de referentiekanalen voor blanco contrast of activeringsgesloten ligandvrije fixatie, gebruik kanalen 1 en 2 om liganden op kanaal 2 te koppelen.
      OPMERKING: Er zijn twee koppelingsmodi beschikbaar: streef naar een geïmmobiliseerd niveau en specificeer de contacttijd. Voer in het streven naar geïmmobiliseerde niveaumodus het doelkoppelingsniveau in en de software zal automatisch het overeenkomstige niveau bereiken. De contacttijdmodus vereist de invoer van injectietijd en debiet en wordt over het algemeen gebruikt op basis van pre-experimenten.

5. Methode voor analyt met meerdere cycli

  1. Run Prime en vul de spuit en kamer met een vaste buffer. Selecteer Uitvoeren-Handmatig uitvoeren, selecteer Kanalen 1-2 in serie op het stroompad en klik op Start.
  2. Begin te draaien met het maximale debiet (150 μL/min) en detecteer de buffer die HEPES is (pH 7.4). Wanneer een stabiele basislijn is bereikt, spoelt u de monsterring met buffer en maakt u de monsterring leeg.
    OPMERKING: Als de basislijn (een evenwichtslijn gevormd op de detectiecurve wanneer de buffer wordt uitgevoerd) niet binnen 10 minuten wordt bereikt, probeer dan gedurende 30 s 10 mM natriumhydroxide te injecteren.
  3. Activeer de chip met EDC/NHS-oplossing (1:1, 50 μL elk).
  4. Laat 200 μL ligand verdund met de geactiveerde buffer gedurende 4 minuten op het monster draaien. Zodra de binding is gestabiliseerd, wast u de monsterring met buffer.
  5. Monster 200 μL blokkeeroplossing, spoel de monsterring af met buffer en leeg deze met lucht. Observeer de basislijn gedurende 5 minuten om stabiliteit te garanderen.
  6. Verdun de analyten met bufferoplossing en neem vervolgens 3,9 μM, 7,8 μM, 15,625 μM en 31,25 μM quercetine, en 15,625 μM, 31,25 μM, 62,5 μM, 125 μM en 250 μM calycosine, als monsters van 20 μL/min.
  7. De bindingstijd van eiwit (10 μg/ml-50 μg/ml) en ligand is 240 s, met een natuurlijke dissociatietijd van 360 s. Verhoog het debiet tot 150 μl/min en injecteer de juiste regeneratiebuffer om de analyt te verwijderen.

6. Regeneratie

  1. Gebruik voor regeneratie 10 mM glycine-HCl, zoutrijke of zuur-base-oplossingen met verschillende pH-waarden (bijv. 2.5, 4.5, 5.0, 5.5, enz.).
  2. Als u de regeneratievoorwaarden wilt controleren, gebruikt u run-wizard-assay development-regeneration scouting en klikt u op Nieuw. Selecteer 1-2 kanalen in serie op het stroompad, selecteer de chip en klik op Volgende.
  3. Om de chip op te warmen, klikt u op Opstarten, wat meer dan 3x moet worden gedaan. Voer de naam van de analyt in en stel het debiet van de geregenereerde oplossing in op 150 μL/min.

7. Gegevensanalyse

  1. Analyseer de experimentele resultaten met behulp van een SPR-data-analysesoftware, met behulp van het één-op-één-analysemodel.
    OPMERKING: Het hele proces wordt uitgevoerd in de actieve buffer. De andere buffers die in het SPR-testproces worden gebruikt, zijn dezelfde als de injectiebuffer.

8. Onderhoud van het systeem

  1. Verwijder na het voltooien van het experiment de detectiechip en vervang deze door de onderhoudschip. Vervang de lopende buffer door voldoende vers zuiver water en spoel het systeem door met prime. Eenmaal gevuld, schakelt het systeem automatisch over naar de stand-bymodus om de fles met afvalvloeistof te reinigen en het naaldwater te verversen.

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

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Om te bepalen of het eiwit op het chipoppervlak is gefixeerd, wordt de ordinaat (responssignaal) van de SPR-sensorkaart (Figuur 1) gebruikt, terwijl de hoekverplaatsing van de SPR-curve wordt verkregen. Figuur 2 en Figuur 3 tonen de SPR-curve van de interactie tussen quercetine en calycosine met KCNJ2 recombinant eiwit op het geïmmobiliseerde oppervlak van KCNJ2 recombinant eiwit na controlereductie...

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

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De SPR-analysecyclus is verdeeld in vier fasen. De eerste fase, de basislijn, omvat de injectie van de buffer. Daarna volgt de tweede fase, het vastleggen van liganden. De sensorchip COOH wordt geactiveerd met EDC/NHS (1:1) bij een debiet van 20 μL/min. De chip wordt vervolgens gedeactiveerd met behulp van 1 M ethanolaminehydrochloride-NaOH bij een debiet van 20 μL/min. We gaan verder met de derde fase, de multi-cycle analyte-methode. De analyt wordt in het kanaal geïnjecteerd met een de...

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

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door het Sichuan Provincial Major R&D Project (2022YFS043), het Key Research and Development Program van Ningxia (2023BEG02012) en het Xinglin Scholar Research Promotion Project van de Chengdu University of TCM (XKTD2022013).

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

Materials

List of materials used in this article
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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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

Tags

Surface Plasmon ResonanceSPR TechnologyReal Time DetectionBiomolecular InteractionDrug ScreeningLigand CaptureMulti Cycle AnalysisVirus DetectionProtein BindingFood Safety
Video Coming Soon

Related Articles