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表面等离子体共振技术在生物传感器中的应

用

第一章前言

生物传感器是一种能够通过测量生物体内的一些参数或者生理

反应来检测疾病的仪器。传统的生物传感器技术对于生物分子的

检测精度和特异性并不高，传感器的灵敏度、响应速度、检测限

等问题限制了传感器在医学、生物学和农业等领域的应用。表面

等离子体共振技术（SurfacePlasmonResonance，SPR）作为一种

新型的生物分析技术，在不使用荧光标记、热标记以及其他标记

物情况下，仅通过光学信号就能进行快速的生物分析，被广泛应

用于生命科学领域。本文将详细介绍表面等离子体共振技术在生

物传感器中的应用以及发展前景。

第二章表面等离子体共振技术

表面等离子体共振技术是利用金属表面等离子体共振现象，通

过表面等离子体的激发振动，观测光在金属表面反射时的变化以

获得生物分子的信息。在SPR技术中，将一个金属薄膜喷涂在玻

璃或者石英表面上，形成一个金属薄膜与周围介质之间的接触面。

当光线穿过玻璃或石英的表面，当光线碰到金属薄膜时，将激发

金属薄膜表面存在的等离子体振荡，由于等离子体振荡会影响入

射光的传播，使得传播光发生波长移动，进而引起光谱变化。通

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过不同的探头与SWP之间的生产共振角度，可以分离不同键合事

件对应的结果，从而记录下生物学过程中的分子浓度、动力学参

数等信息。

第三章SPR技术在生物分析中的应用

3.1生物分子的检测

表面等离子体共振技术被广泛应用于生物分子的检测。例如，

在肿瘤治疗过程中，通过SPR检测肿瘤标志物，可以更加准确地

判断鉴定是否需要进行治疗；在生命科学领域，SPR技术可用于

研究生物大分子的结构和动力学变化，并且可用来检测和定量化

生物大分子的相互作用强度等。

3.2DNA的检测

表面等离子体共振技术新的应用领域之一是DNA的检测。

SPR技术可用来检测DNA的浓度、杂交特异性以及单链或双链结

构等特性，具有很高的精确性和特异性。同时，SPR技术还可用

于检测DNA探针与目标DNA之间不同的配对实验条件下的结合

特性。

3.3蛋白质与反应物的相互作用中的研究

表面等离子体共振技术可用来研究蛋白质与互补反应物的相互

作用。通过将蛋白质固定在SPR传感器芯片上并加入互补反应物，

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在底片上形成反应层，当反应层中添加分子时，测量反应谱图与

相集特性可实现判断反应的性质和同时分离配对反应等。

第四章SPR技术在实际传感器中的应用

SPR技术广泛应用于生物传感器制备中，能够作为更加灵敏、

特异和快速响应的生物传感器制备技术。常见应用场景如下：

4.1靶向癌症治疗的生物传感器

SPR技术可以用来制备针对某个特定肿瘤疾病的生物传感器，

能够非常准确地检测特定肿瘤标志物的存在与否，从而可以指导

针对该肿瘤的治疗。

4.2医学检测与诊断

SPR技术可以用来制备医学检测和诊断的生物传感器，例如可

以制备测量血糖水平的生物传感器、糖尿病患者的生物传感器等。

4.3食品检测与安全

SPR技术可以用于生物传感器的研究和制备，能够用来检测