spr表面等离子共振 spr表面等离子共振原理

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文章目录：

1. 光学分析的表面等离子共振法
2. 表面等离子体共振的原理?

一、光学分析的表面等离子共振法

表面等离子共振（SurfacePlasmonResonance，SPR）是一种物理光学性质，它是一种沿着金属和电介质界面传播的电磁波。光以一定的角度入射到界面时，若在界面发生完全内反射，会产生衰减波。若衰减波在金属表面与自由电子耦合，则发生表面等离子体激元共振，光的反射率达到最小，此时的入射角称为表面共振角（SPA）。SPA对与金属表面邻近的介质的折射率的变化很敏感，金属表面邻近介质的折射率不同，SPA就会不同，即使是同种材料的电介质，SPA也会因为电介质在金属表面的量的不同而变化。ssDNA探针在金属表面的固定以及靶序列与探针序列的杂交都会引起金属表面邻近的电介质改变。因此，SPR可用于基因检测。由于表面等离子共振技术可用来测量金属薄膜表面的待测物浓度变化，样品无需预先进行任何标记等前处理，故可用于即时（real-time）分析。

被分析物溶液流过固定有“‘受体’的传感片表面，若发生作用而相互结合则会引起表面物质质量改变，而折射率与质量成正比，所以折射率改变，欲保证SPR发生，共振角也得随折射率改变，改变大小与结合的被分析物质量成正比。因此通过分析共振角，就可以分析分子之间的相互作用。Jordan等利用多层链亲和素/DNA系统放大了核酸杂交的SPR信号。利用RNaseH酶选择性地破坏RNA/DNA双螺旋中的RNA这一特性，Terry等[25]对DNA进行SPR成像检测，将灵敏度放大到1fmol/L。另外，利用纳米金粒子对表面激元共振的增强作用，可以使金标后的DNA检测灵敏度提高1000倍.SPR基因检测的突出优点是可以进行无标记的DNA杂交反应的检测，可以进行原位和实时的在线检测。SPR检测发展。方向一是检测仪器的微型化、集成化，比如TI公司研制的一种TISPR-1型传感器，就是典型的例子；另一方向是SPR的成像研究，为DNA杂交乃至生物反应、分子动力学的研究和测试提供了新的手段。 光学分析可分为非光谱法及光谱法两大类。

非光谱法（或称一般光学分析法） 检测被测物质的某种物理光学性质，进行定量、定性分析的方法。如折射法、旋光法、园二色散法及浊度法等。

光谱法---利用物质的光谱特征，进行定性、定量及结构分析的方法称为光谱法或光谱分析法。按物质能级跃迁的方向，可分为吸收光谱法（如紫外-可见分光光度法、红外分光光度法、原子吸收分光光度法、核磁共振波谱法等）及发射光谱法（如原子发射光谱及荧光分光光度法等）。按年能级跃迁类型，可分为电子光谱、振动光谱及转动光谱等类别。按发射或吸收辐射线的波长顺序，分为Y射线、X射线、紫外线、可见及红外光谱法、微波谱法以及电子自旋共振波谱法、核磁共振波谱法等。按被测物质对辐射吸收的检测方法的差别（在明背景下检测吸收暗线或是在暗背景下检测共振明线）可分为吸收光谱法与共振波谱法两类。按被测物质粒子的类型，可分为原子光谱、分子光谱及核磁共振波谱等。

光学分析方法（optical method of analysis ）---利用物质的光学性质进行化学分析的方法。分3种类型：（1）基于发射原理的有发射光谱化学分析、火焰光度分析、荧光X射线光谱分析、荧光分析、原子荧光谱分析等；（2）基于吸收原理的有比色分析、比浊分析、红外线吸收光谱分析、原子吸收光谱分析等；（3）基于其他原理的还有X射线衍射分析、电子显微镜分析以及偏光分析等。

二、表面等离子体共振的原理?

（1）金属块状体内等离子体的产生及振荡；（2）金属薄膜中表面等离子体子的产生及特性；(3)电磁波在金属薄膜中的传播；（4）电磁波与金属薄膜表面等离子体子的共振；（5）表面等离子体子共振光谱的特性及影响因素。从而,较为系统地论述了表面等离子体子共振传感器的理论基础。

表面等离子体子共振是一种物理光学现象。它利用光在玻璃与金属薄膜界面处发生全内反射时渗透到金属薄膜内的消失波,引发金属中的自由电子产生表面等离子体子,在入射角或波长为某一适当值的条件下,表面等离子体子与消失波的频率与波数相等,二者将发生共振,入射光被吸收,使反射光能量急剧下降,在反射光谱上出现反射强度最低值,此即为共振峰。紧靠在金属薄膜表面的介质折射率不同时,共振峰位置（共振角或共振波长）将不同,据此,可对待测物进行分析。在对国内外研究现状进行了深入调查和研究的基础上,本文设计并组装了新型多波长同时检测表面等离子体子共振传感装置,在第3章中详细描述了这一装置的设计路线和组装方法。迄今,已有的spr仪器和装置其工作原理大都是以入射角做为变量,实验过程中测量反射光强度与入射角的关系,通过共振角的变化研究体系的各种性质。改变角度的方式有2种,最常用的一种是角度扫描,设置一个机械转动盘,整套装置除光源外均置于其上,然后使机械转盘以一定的速度转动,保证角度扫描过程中,单位变化值尽量小。这种装置有一个可动部件,且角度扫描过程所用的时间,在一定程度上影响了实时监测反应动态过程的进行,即实际上将会有一个时间延迟。改变角度的另一种测量方式较巧妙,无可动部件,且可以多角度同时测量,例如biacore的工作原理,利用点光源的发散作用,在检测器阵列中得到不同角度的反射光强度值,但此种方式可测量的角度范围较小。

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