Method Article

Определение динамического сродства между биомолекулами в режиме реального времени с помощью технологии поверхностного плазмонного резонанса (SPR)

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

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

Настоящее исследование направлено на выяснение принципа и методологии технологии поверхностного плазмонного резонанса (SPR), которая находит универсальное применение во многих областях. В этой статье описывается технология SPR, ее простота в эксплуатации и замечательная эффективность, с целью повышения осведомленности и принятия этой технологии среди читателей.

Abstract

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

Технология поверхностного плазмонного резонанса (SPR) — это чувствительный точный метод обнаружения вирусов, патогенных молекулярных белков и рецепторов, определения групп крови и обнаружения фальсификации пищевых продуктов, а также других биомолекулярных обнаружений. Эта технология позволяет быстро идентифицировать потенциальное связывание между биомолекулами, способствуя быстрому и удобному для пользователя, неинвазивному скринингу различных показателей без необходимости мечения. Кроме того, технология SPR облегчает обнаружение в режиме реального времени для высокопроизводительного скрининга наркотиков. В данной программе кратко представлена область применения и основные принципы технологии SPR. Процесс работы подробно описан, начиная с калибровки прибора и базовой работы системы, за которым следует захват лиганда и многоцикловый анализ анализируемого вещества. Были разработаны кривая в реальном времени и экспериментальные результаты связывания кверцетина и каликозина с белком KCNJ2. В целом, технология SPR обеспечивает высокоспецифичный, простой, чувствительный и быстрый метод скрининга лекарственных средств, обнаружения соответствующей фармакокинетики в режиме реального времени, обнаружения вирусов, а также идентификации окружающей среды и безопасности пищевых продуктов.

Introduction

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

Технология поверхностного плазмонного резонанса (SPR) — это метод оптического детектирования, который устраняет необходимость в мечении анализируемого вещества. Он позволяет в режиме реального времени осуществлять динамический мониторинг количественного сродства, кинетики и термодинамики связывания. Эта высокая пропускная способность отличается высокой чувствительностью и воспроизводимостью, что позволяет измерять различные скорости открытия, выключения и сродства. Кроме того, небольшое необходимое количество образца еще больше повышает полезность данного метода 1,2. Метод быстрого детектирования биомолекул3, который отслеживает аффинное связывание между биомолекулами, стал важной областью исследований.

Технология SPR имеет различные применения в области исследований и разработок лекарственных препаратов4. Одно из его применений заключается в обнаружении структурной основы конкретных мишеней для лекарств. Он также может быть использован для идентификации активных ингредиентов китайских трав, которые обладают значительной фармакологической активностью, и изучения их механизмов для скрининга и верификации лекарств. Gassner et al. установили линейную кривую «доза-реакция» для биспецифических антител с помощью определения SPR, что позволяет проводить анализ концентрации и контроль качества. Кроме того, SPR может быть использован для проведения клинических иммуногенных тестов в фармакопее и разработки вакцин6.

Одной из областей, где он может быть использован, является обнаружение остатков пестицидов, остатков ветеринарных препаратов, незаконных добавок, патогенных бактерий и тяжелых металлов 7,8,9,10 в сельскохозяйственной продукции и тестировании безопасности пищевых продуктов. Использование технологии SPR позволяет повысить точность и эффективность этих испытаний.

Еще одна область, в которой технология SPR может быть применена, — это быстрое обнаружение токсинов и антибиотиков. Эта технология позволяет прикреплять вирусные антитела, низкомолекулярные соединения и аптамеры к биосенсорному чипу SPR. Затем биосенсорный чип SPR обнаруживает различные концентрации вирусной РНК в качестве аналита11. Этот метод успешно используется для быстрого обнаружения таких вирусов, как вирус птичьего гриппа H5N1, вирус птичьего гриппа H7N9 и новый коронавирус 12,13,14. В дополнение к этим приложениям, технология SPR также полезна в протеомике, скрининге лекарств, обнаружении соответствующей фармакокинетики в режиме реального времени, а также в изучении вирусных и патогенных белков и рецепторов 15,16,17,18. Он особенно подходит для научных исследований и учебных экспериментов в университетах и научно-исследовательских институтах и является ценным инструментом в различных научных и исследовательских условиях.

Принцип SPR заключается в коллективном колебательном движении свободных электронов на границе раздела между металлической пленкой и диэлектриком, вызванном падающими световыми волнами19. По существу, это резонанс между затухающей волной и плазменной волной на металлической поверхности20. Когда свет переходит из фотоплотной среды в фотофобную, при определенных условиях происходит полное отражение. С точки зрения волновой оптики, когда падающий свет достигает границы раздела, он не генерирует сразу отраженный свет. Вместо этого он сначала проходит через оптически фобную среду на глубине примерно одной длины волны. Затем он течет вдоль границы раздела примерно на половину длины волны, прежде чем вернуться в оптически плотную среду. Эта волна, проходящая через оптически фобную среду, называется волной уклонения, до тех пор, пока общая энергия света остается постоянной. Поскольку металл содержит газ свободные электроны, его можно рассматривать как плазму. Падающий свет возбуждает продольную вибрацию электронного газа, что приводит к генерации волны плотности заряда вдоль границы раздела металл-диэлектрик, известной как поверхностная плазменная волна. Этот резонанс распространяется в виде экспоненциального затухания в обеих средах. Следовательно, энергия отраженного света значительно снижается. Соответствующий угол падения, при котором отраженный свет полностью исчезает, известен как угол резонанса21. SPR обладает высокой чувствительностью к показателю преломления среды, прилипшей к поверхности металлической пленки20. Угол SPR изменяется в зависимости от показателя преломления поверхности металлической пленки, при этом изменение показателя преломления в первую очередь пропорционально молекулярной массе поверхности металлической пленки22. Любые изменения свойств поверхностной среды или величины адгезии приведут к различным углам резонанса. Таким образом, молекулярное взаимодействие может быть проанализировано путем изучения изменений угла резонанса.

Этот неразрушающий, не содержащий меток оптический анализ SPR в реальном времени, основанный на вышеуказанных принципах, подходит для исследований в различных областях. Поэтому мы продемонстрировали угловое смещение кривой SPR и экспериментальные результаты с помощью многоциклового анализа, взяв в качестве примера комбинацию кверцетина и каликозина с рекомбинантным белком KCNJ2.

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

Protocol

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

Примечание: Полная кривая экспериментального зондирования показывает, что экспериментальный процесс можно разделить на восемь различных стадий.

1. Подготовка проб и буфера

  1. Подготовьте сенсорные чипы перед экспериментом.
    1. Обработайте чипсы раствором пираньи (30% H2O2: H2SO4=1:3; v/v) в течение 2 минут. Впоследствии тщательно очистите чип большим количеством деионизированной воды, а затем замочите его в безводном этаноле, дав ему высохнуть естественным образом.
    2. Затем замочите чип на ночь в растворе 11-меркапто-l-ундеканола (MUOH) с концентрацией 50 М. После этого поместите чип в раствор эпихлоргидрина и дайте ему вступить в реакцию при 25 °C в течение 4 часов.
    3. Извлеките стружку из раствора и тщательно промойте ее дистиллированной водой с безводным этанолом. Наконец, капните основной раствор декстрана на поверхность золотой пленки чипа и дайте ему вступить в реакцию при температуре 25°C в течение 20 часов. Очистите чип деионизированной водой, а затем погрузите его в раствор бромоуксусной кислоты, чтобы добиться модификации гидроксила карбоксиметилирования декстрана. Применяют кверцетин и каликозин с чистотой ≥98,5% и ≥99% соответственно.
  2. Приготовьте все буферы, содержащие бегущий буфер, активатор, иммобилизационный буфер (10 мМ ацетата натрия) и регенерационный раствор 10 мМ Glycine-HCl, pH 1,5. Активатор содержит 115 мг N-гидроксисукцинимида (NHS), 750 мг 1-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимида гидрохлорида (EDC) и 10,5 мл 1 М этаноламингидрохлорида-NaOH при pH 8,5. Растворите EDC и NHS, добавив 10 мл фильтрованной деионизированной воды в каждый флакон (см. Таблицу материалов).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Храните аликвоты EDC и NHS при температуре -18 °C или ниже, используйте аликвоты в течение 2 месяцев. Все растворы перед применением должны быть дегазированы.

2. Калибровка прибора

  1. Нарисуйте стандартную кривую концентрации алкоголя и пикового значения, вводя алкоголь в разных концентрациях (2%, 1%, 0,5%, 0,2% и 0,1% объемного соотношения) на голое золото и сравнивая максимальное пиковое значение алкоголя.
    ПРИМЕЧАНИЕ: При впрыске со скоростью потока 50 мкл/мин, по происхождению данных программное обеспечение для анализа данных получило стандартную кривую.
  2. Согласно техническому руководству, рассчитайте поправочный коэффициент инструмента, представленный К, по формуле:
    K=Δθ/Δ[(A-B)/(A+B)]
    В этой формуле A и B представляют значения сигнала соответствующих детекторов. Значение теоретического уклона, как указано в руководстве, составляет 0,06. Следовательно, поправочный коэффициент K может быть рассчитан как K=0,06/R, (где R — наклон уравнения линейной регрессии, полученный из стандартной кривой).
  3. Умножьте измеренное значение Δ[(A-B)/(A+B)] на поправочный коэффициент, чтобы получить фактическое значение Δθ.

3. Основные принципы работы системы

  1. Чтобы запустить систему, включите выключатель питания и подождите, пока блок обнаружения достигнет заданной температуры (обычно 25 °C).
  2. Откройте управляющее программное обеспечение, нажав кнопку Пуск > программе > Управляющее программное обеспечение OpenSPRTM, и после запуска программа автоматически подключится к хост-системе.
  3. Следуйте стандартной процедуре работы прибора SPR для установки чипа COOH (чипа на основе глюкана). Во-первых, нанесите каплю кедрового масла на обратную сторону биочипа SPR. Затем прикрепите микросхему COOH к поверхности призмы датчика, убедившись, что между микросхемой и призмой нет пузырьков воздуха. Наконец, установите проточный бассейн и затяните его до светового пятна.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поместите проточную ванну в предназначенную для этого прорезь и надежно закрепите ее с помощью крепежных винтов. Размеры канала составляют 10 мм x 1 мм x 1 мм.
  4. Размещение чипов
    1. Чтобы открыть штриховку стружки, выберите параметр «Вставить стружку » в меню «Инструменты ». Если в отсеке для стружки уже есть микросхема, выберите параметр «Извлечь стружку » в меню «Инструменты ».
    2. Выберите соответствующий тип микросхемы в раскрывающемся меню типа микросхемы, если используется новая микросхема, и заполните идентификатор микросхемы экспериментальной информацией, относящейся к микросхеме. Номер партии фишек может быть заполнен (по желанию). Если это использованный чип, выберите «Повторно использовать чип» и найдите информацию о соответствующем чипе в раскрывающемся меню идентификатора чипа.
    3. Держите чип словесной стороной вверх, осторожно вставьте чип в слот для карты, следуя направлению стрелки на чипе, и, наконец, закройте дверцу отсека для чипов.
    4. Нажмите кнопку Dock Chip. Система автоматически перейдет в режим ожидания после установки чипа.
    5. Чтобы промыть всю систему внутреннего потока с высокой скоростью потока, выберите команду «Инструменты» > Prime > «Пуск». Весь процесс занимает 6-7 минут. Нажмите кнопку «Закрыть», чтобы автоматически переключить систему в режим ожидания.
  5. Нажмите и удерживайте черную кнопку на правой стороне держателя трубки и откройте металлическую крышку слева. Поместив соответствующую пробирку, аккуратно закройте металлическую крышку. Если вы слышите щелчок, металлическая крышка заблокирована.
  6. Осторожно протолкните держатель пробирки вдоль слота для карты в отсек для образца и услышьте щелчок, указывающий на то, что держатель пробирки находится в правильном положении и заблокирован.
  7. Нажмите кнопку OK в диалоговом окне «Лоток для извлечения штатива», чтобы автоматически подать штатив в отсек для образцов и закрыть дверцу.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Существует ограничение по времени, когда дверь кабины образца открывается. Дверца автоматически закроется через 60 секунд после открытия. В последние 15 с обратный отсчет в диалоговом окне отображается красным шрифтом и мигает. Подождите, пока дверца закроется, прежде чем снова открыть ее, чтобы не ущипнуть руку.
  8. Нормализация ответных сигналов
    1. Выберите «Инструмент» > «Дополнительные инструменты», выберите «Нормализовать » в каталоге «Инструменты обслуживания » и нажмите «Пуск» > «Далее».
    2. Добавьте 120 мкл 70% нормализующего раствора BIAнормализующего в пробирку диаметром 7 мм. Поместите пробирку в указанное положение, показанное в программе (R2F6). Убедившись, что крышка держателя пробирки правильно закрыта, поместите держатель пробирки в отсек для образцов, закройте дверь кабины и нажмите кнопку Пуск, чтобы запустить программу.

4. Захват лиганда

  1. Измерение pH
    1. Перед фиксацией лигандов на чипе экранируйте подходящий лигандный буфер pH, чтобы обогатить лиганды вблизи поверхности чипа с помощью электростатической адсорбции для достижения лучшего эффекта связи. Общая концентрация лиганда составляет 10-100 мкг/мл, и для первого эксперимента попробуйте использовать 20 мкг/мл.
    2. Экранируйте лиганд из 10 мМ ацетата натрия со значениями pH 5,5, 5,0, 4,5 и 4. Чтобы задать параметры процесса, выберите Run-Wizard, Surface Preparation-Immobilization pH Scouting и нажмите кнопку Создать.
    3. Выберите канал микросхемы, который можно выбрать из каналов 1, 2, 3 или 4. Буфер имеет четыре предустановленных условия: 10 мМ ацетата натрия, pH 5,5, 5,0, 4,5 и 4. Далее введите название лиганда, время контакта (180 с) и скорость потока (5 мкл/мин).
    4. После того, как поверхность будет регенерирована 50 мМ NaOH, установите температуру поверхности чипа и температуру камеры образца. Затем выберите слева штатив для образцов и реагентов1 и поместите раствор в соответствии с соответствующим положением в штативе для образцов. Сохраните экспериментальный метод и начните эксперимент, нажав кнопку Далее.
  2. Иммобилизация лигандом
    1. Выберите Run-Wizard, Surface Preparation-Immobilization и нажмите кнопку New. Установите возможность мобилизации на четыре канала: FC1, FC2, FC3 и FC4. Как правило, канал 1 используется в качестве опорного при сопряжении каналов 1 и 2, а канал 3 является опорным при мобилизации всех четырех каналов.
    2. Используйте референсные каналы для фиксации холостым контрастом или закрытой активацией без лиганда, используя каналы 1 и 2 для связывания лигандов на канале 2.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Доступны два режима сопряжения: наведение на иммобилизованный уровень и указание времени контакта. В режиме «Цель для обездвиженного уровня» введите целевой уровень связи, и программное обеспечение автоматически достигнет соответствующего уровня. Режим времени контакта требует ввода времени впрыска и скорости потока и обычно используется на основе предварительных экспериментов.

5. Метод многоциклового аналита

  1. Запустите Prime и заполните шприц и камеру неподвижным буфером. Выберите Запустить вручную, выберите Каналы 1–2 последовательно на пути потока и нажмите кнопку Запустить.
  2. Начните работу с максимальной скоростью потока (150 μл/мин) и определите буфер, которым является HEPES (pH 7,4). Когда будет достигнут стабильный базовый уровень, промойте кольцо образца буфером и опорожните кольцо образца.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если базовая линия (линия равновесия, образованная на чувствительной кривой при использовании буфера) не достигнута в течение 10 минут, попробуйте ввести 10 мМ гидроксида натрия в течение 30 секунд.
  3. Активируйте чип с помощью раствора EDC/NHS (1:1, 50 мкл каждый).
  4. Пропустите 200 мкл лиганда, разбавленного активированным буфером, на образец в течение 4 мин. Как только привязка стабилизируется, промойте кольцо для образца с буфером.
  5. Наберите 200 мкл блокирующего раствора, промойте кольцо для образца буфером и опорожните его воздухом. Соблюдайте базовую линию в течение 5 минут, чтобы обеспечить устойчивость.
  6. Разбавляют аналиты буферным раствором, затем берут 3,9 мкМ, 7,8 мкМ, 15,625 мкМ и 31,25 мкМ кверцетина, а также 15,625 мкМ, 31,25 мкМ, 62,5 мкМ, 125 мкМ и 250 мкМ каликозина в концентрации 20 мкл/мин.
  7. Время связывания белка (10 мкг/мл-50 мкг/мл) и лиганда составляет 240 с, при этом время естественной диссоциации составляет 360 с. Увеличьте расход до 150 μл/мин и введите соответствующий буфер регенерации для удаления аналита.

6. Регенерация

  1. Для регенерации используйте 10 мМ глицин-гидрохлорид, растворы с высоким содержанием соли или кислотно-щелочные растворы с различными уровнями pH (например, 2,5, 4,5, 5,0, 5,5 и т. д.).
  2. Чтобы проверить условия регенерации, используйте run-wizard-assay development-regeneration scouting и нажмите кнопку Создать. Выберите 1-2 канала последовательно на пути потока, выберите микросхему и нажмите кнопку Next.
  3. Чтобы прогреть чип, нажмите на Startup, что следует сделать более 3 раз. Введите название аналита и установите скорость потока регенерированного раствора на 150 μл/мин.

7. Анализ данных

  1. Анализируйте результаты экспериментов с помощью программного обеспечения для анализа данных SPR с использованием модели анализа «Один к одному».
    ПРИМЕЧАНИЕ: Весь процесс происходит в работающем буфере. Другие буферы, используемые в процессе анализа SPR, такие же, как и буфер для инжекции.

8. Обслуживание системы

  1. После завершения эксперимента извлеките чип обнаружения и замените его чипом обслуживания. Замените работающий буфер достаточным количеством свежей чистой воды и промойте систему грунтовкой. После заправки система автоматически перейдет в режим ожидания для очистки бутылки с отработанной жидкостью и замены воды в игле.

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

Results

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

Чтобы определить, закреплен ли белок на поверхности чипа, используется ордината (сигнал отклика) карты датчика SPR (рис. 1), при этом получается угловое смещение кривой SPR. На рисунках 2 и 3 показана кривая SPR взаимодействия между кверцетином и каликозином с рекомбинантным белком KCNJ2 на иммобилизованной поверхности рекомбинантного белка KCNJ2 после контрольного снижения в концентрациях в диапазоне от 3,9 мкМ до 250 мкМ. Чтобы св...

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

Discussion

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

Цикл анализа SPR делится на четыре этапа. Первый этап, базовый, включает в себя инжекцию буфера. Далее следует второй этап – захват лигандов. Сенсорный чип COOH активируется с помощью EDC/NHS (1:1) при расходе 20 μл/мин. Затем чип деактивируют с помощью 1 М этаноламина гидрохлорида-NaOH со скоростью потока 20 мкл/мин. Переходим к третьему этапу, многоцикловому методу аналитов. Аналит вводится в канал со скоростью потока 20 мкл/мин в течение фазы ассоциации 240 с с последующим периодом ди...

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

Disclosures

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

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgements

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

Эта работа была поддержана Крупным научно-исследовательским проектом провинции Сычуань (2022YFS043), Ключевой программой исследований и разработок Нинся (2023BEG02012) и Проектом содействия научным исследованиям Синлинь Университета Чэнду 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-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимида гидрохлорид (EDC)Реагент Нань Цзин, Нанкин, КитайC08296594
Безводный этанолMerck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, Китай459836
BIнормализующий растворMerck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, Китай49781
Блокирующий растворBosheng Biotechnology Co., Ltd., Шанхай, Китай110050
Бромоуксусная кислотаMerck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, Китай17000
CalycosinPush Bio-technology Co., Ltd., Чэнду, КитайPU0124-0025
DextranCanspec Scientific Instruments Co., Ltd., Шанхай, КитайPM10036
эпихлоргидринMerck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, Китай
Этаноламина гидрохлоридYuanye Biotech Co., Ltd., Шанхай, КитайS44235
Glycine-HClMerck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, КитайG2879
H2O2Merck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, Китай3587191
H2SO4Наньтунская зона высокотехнологичного промышленного развития, Китай2020001150C
HEPESXiya Reagent Co., Ltd., Шаньдун, КитайS3872
KCNJ2 (человеческий) рекомбинантный белокAbnova, West Meijie Technology Co., Ltd., Пекин, КитайH00003759-Q01
MUOHJizhi Biochemical Technology Co., Ltd., Шанхай, КитайM40590
NaOHMerck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, КитайSX0603
N-гидроксисукцинимид (NHS)Yuanye Biotech Co., Ltd., Шанхай, КитайS13005
OpenSPRTMNicoya
QuercetinPush Bio-technology Co., Ltd., Чэнду, КитайPU0041-0025
Сенсорный чип COOHNicoya
Sodium AcetateMerck Chemical Technologies Ltd., Шанхай, Китай229873
492515

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