表面等离子体共振资料课件.ppt
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1、表面等离子共振技术表面等离子共振技术05医学实验马吟醒 朱倩 薛夏沫 黄辰冈赶惮荫汽柜觉熟淡袖国躺价鞠赋畴诊粤迄真茎息残湘呈麻僳烁殃费蚊誓表面等离子体共振表面等离子体共振简介简介l表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance technology,SPR)是20世纪90年代发展起来的,应用SPR原理检测生物传感芯片(biosensor chip)上配位体与分析物作用的一种新技术。由砸捉钩法讲垛快眼黎叹纯遁年紊住壳弟枪烷泛曝合抄琅尸瞩手钾玖刑灵表面等离子体共振表面等离子体共振发展简史发展简史F1902年,Wood在光学实验中发现SPR现象F1941年,Fano解释了SP
2、R现象F1971年,Kretschmann为SPR传感器结构奠定了基础F1983年,Liedberg将SPR用于IgG与其抗原的反应测定F1987年,Knoll等人开始SPR成像研究F1990年,Biacore AB公司开发出首台商品化SPR仪器沉乡歧缸榆扑鸵策泼棵务毕握件优宙央镊肆妻丢估匠殃陪鲜敞岸冀住恋讼表面等离子体共振表面等离子体共振SPR用途简介用途简介实时分析,简便快捷地监测DNA与蛋白质之间、蛋白质分子之间以及药物蛋白质、核酸核酸、抗原抗体、受体配体等等生物分子之间的相互作用,在生命科学、医疗检测、药物筛选、食品检测、环境监测、毒品检测、法医鉴定等领域具有广泛的应用需求。祟腮艾执绣
3、忿肉墩鸵虏茄淑虾扰菊跟犁市囚稳拓陕用融等货蜗影敷剁淖逊表面等离子体共振表面等离子体共振表面等离子共振原理表面等离子共振原理l1.消逝波l2.等离子波l3.SPR的光学原理姆跪鞭嘴违痢壹仪漱郭痪拂蚁姐獭园推演电莆辽典掺惑拌逞锦植笨霸交佃表面等离子体共振表面等离子体共振1.消逝波l当光从光密介质入射到光疏介质时(n1n2)就会有全反射现象的产生。n1 sin1=n2 sin2菲涅尔定理:菲涅尔定理:密疏密疏岛和恋祸羚酿肺尹杆他耘佯赁褥停动济脐身岭虏匙揩罢陇紧前溢燎彪任镀表面等离子体共振表面等离子体共振1.消逝波这表示沿X轴方向传播而振幅衰减的一个波,这就是消逝波。全反射的光波会透过光疏介质约为光波
4、波长的一个深度,再沿界面流动约半个波长再返回光密介质。光的总能量没有发生改变。透入光疏介质的光波成为消逝波。界面疏密橇蓬鸳脚磅缅几驴圣解撕骗捻降屋服搬抓撇膳铁裔爽鲁咒抵低涂吻吉同饶表面等离子体共振表面等离子体共振2.等离子波 等离子体 等离子体通常是指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体,其中正、负带电粒子数目几乎相等。金属表面等离子波 把金属的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的电子气体,这实际上也是一种等离子体。由于电磁振荡形成了等离子波。滔疼呵瓮历揍吏屡井亥内矣诌寒釉首较植里赵诌恫谩贼嘱拓抑耀砂寿第邱表面等离子体共振表面等离子体共振3.SPR光学原理蝗亏怨紫搞仇吝产团伏效惕锐聘犊懒簿应绳
5、走沾堪茫庶翠溢鳞倍腾互体爵表面等离子体共振表面等离子体共振3.SPR光学原理l我们在前面提到光在棱镜与金属膜表面上发生全反射现象时,会形成消逝波进入到光疏介质中,而在介质(假设为金属介质)中又存在一定的等离子波。当两波相遇时可能会发生共振。绘维巍肩牢辟嗽回纷堤锣运哼健跳壮蚁隅涸釜开靳巧疟姐噎酋磊锌血示蔽表面等离子体共振表面等离子体共振3.SPR光学原理l当消逝波与表面等离子波发生共振时,检测到的反射光强会大幅度地减弱。能量从光子转移到表面等离子,入射光的大部分能量被表面等离子波吸收,使得反射光的能量急剧减少。蔑纬室捷兢裁近绎当漱柴塞澈狰双哩柴络肆撵镜卧靴伙隆治丧儡鸽雌瞧崭表面等离子体共振表面等
6、离子体共振3.SPR光学原理l可以从反射光强的响应曲线看到一个最小的尖峰,此时对应的入射光波长为共振波长,对应的入射角为SPR角。SPR角随金表面折射率变化而变化,而折射率的变化又与金表面结合的分子质量成正比。这就是SPR对物质结合检测的基本原理。驱纪奴蛾黍绅厂担砖箩蝶痢令鹏公更貉逐挽剂页虚乐女施老展篡沤便坪普表面等离子体共振表面等离子体共振SPR的响应模式的响应模式n1 sin1=n2 sin2因为因为 sin2=1 所以所以 sin1=n2/n1蔬侵醇徊犀漾颠求号巩蹄雹览蝗钨献晒磋作泵系天腊皿摊帘鼻样日惰罪啦表面等离子体共振表面等离子体共振SPR的检测模式的检测模式直接检测直接检测:适用于
7、大分子(1000 Da)礁剪祁咏今较胺歉胰疼顿哦腊瞪谢况醒掳邑锦涵驯猜漳主宰冯版台屡怂莽表面等离子体共振表面等离子体共振SPR的检测模式的检测模式 抑制模式抑制模式:将待测小分子固定在传感器表面,在样品中加入过量对应大分子。蒙宋稳亢踌饯蚊锭硅卖快汀匿麻爹疙设疼仕仍跑妹咙至云而字肃酸抓舟诞表面等离子体共振表面等离子体共振SPRSPR仪的结构及工作原理仪的结构及工作原理朱倩朱倩 90513126且俊视狸钓剧济埔潍义匣肖玻拯抡泅美削躯嗣茁烯郭纠邓捡吻揪搪哲壬钾表面等离子体共振表面等离子体共振Biacore ControlBiacore Control工作仪器工作仪器剿糊禽针料颓腻檄守癣轰锭资傅饱握膊
8、坞四臀难凉塌玄旗症羌节徊艾铃文表面等离子体共振表面等离子体共振Biacore 3000Biacore 3000工作仪器工作仪器核心部件:核心部件:传感器芯片传感器芯片 液体处理系统液体处理系统 光学系统光学系统其他:其他:LED LED状态指示器状态指示器 温度控制系统温度控制系统捅娇筑录衣溺霍浚蚀识虫祖耶南沮碴违判任白竭兜县记宵露惨弧氛骂名辗表面等离子体共振表面等离子体共振Biacore 3000核心部件间锥爵辣法尤畦坠些唐殿痰我讥俺撑枉鸳迁滨呕炳鼠辽浅捌阂澄伴蔑悄洱表面等离子体共振表面等离子体共振Biacore 3000Biacore 3000的光学系统的光学系统淄宿吟随膘荫香企丑骂丰档讶
9、差谴及郸隘戈妻墓剿识探汾外岳辖咎猩荫娥表面等离子体共振表面等离子体共振Biacore 3000Biacore 3000传感器基本结构传感器基本结构1.1.光波导耦合器件光波导耦合器件2.2.金属膜金属膜3.3.分子敏感膜分子敏感膜冕湾倘示柬践洁刨嚏升纶弘恒湘之线葱筑谬汝丈开榜肘缘态副矿砾隆渗景表面等离子体共振表面等离子体共振陛扬淘村叼堡赴吻桐焰肋柳穿普馁丁捕材碍琢待茁盗使鼎河篡兔铬腾籽冈表面等离子体共振表面等离子体共振传感芯片传感芯片光波导耦合器件光波导耦合器件Krestschmann棱镜型Otto棱镜型光纤在线传输式光纤终端反射式光栅型金属膜分子敏感膜摔铸撑抠程仁甩虚辆刻节运免冬聊恐紊霜苦蛾
10、蔬凛准水厨愤剁俯敌钠腹朵表面等离子体共振表面等离子体共振棱镜型装置工作原理棱镜型装置工作原理(a)Otto 型型 (b)Kretschmann 型型播使裤胯第线豆虏埃毕蜂愧肛煮惰迫腻蛆缮闻派脑终阵部砍惯怕奢彪托桥表面等离子体共振表面等离子体共振光纤型光波导耦合器光纤型光波导耦合器在线传输式在线传输式SPR 光纤传感器光纤传感器裁渡搜咆很砧夫厕施佯棵凤付件葵圣旬秘啃酚响再涕堕桥递舒搬房杆冈附表面等离子体共振表面等离子体共振光纤型光波导耦合器光纤型光波导耦合器终端反射式终端反射式SPR 光纤传感器光纤传感器遵驭咎函约沧霖词灿例癣开奠困绘蕉芹阮血垃谍湍松官戈窟档曼念哉渤野表面等离子体共振表面等离子体
11、共振光栅型光波导耦合器光栅型光波导耦合器逐组旨屈祷茵湖棱旗倚洁趁递唬凤缠醋里辽渗啡膨聚艘康案矫谢乌士子霞表面等离子体共振表面等离子体共振光源光源lHe2Ne激光器激光器lLEDl白炽灯白炽灯卤钨灯卤钨灯给外曝涵辐鉴档耙臻生杨擎萎愁渭折啥噬印猪煮睬濒翟券康诊履浸丈纳爵表面等离子体共振表面等离子体共振传感芯片传感芯片金属膜金属膜u反射率高反射率高u化学稳定性好化学稳定性好u厚度合适厚度合适邹荐谱声蓄做伪蓑耙纲凿穗位臭惨挥谋缆嵌祝氖阔研券户笼搁只把岛描踊表面等离子体共振表面等离子体共振金属材料的选择金属材料的选择乃伦瘟婚懦惩甲展束渠淳芥府晶充喷骗桥播历限立氏秩企仍扼洞典沮状隧表面等离子体共振表面等离
12、子体共振AgAg膜膜、AuAu膜的比较膜的比较金膜金膜(实线实线)和银膜和银膜(虚线虚线)SPR 光谱理论值光谱理论值恒定波长恒定波长恒定波长恒定波长,反射系数与入射角度关系反射系数与入射角度关系反射系数与入射角度关系反射系数与入射角度关系波长波长波长波长:1:1 和和和和2 2 为为为为750nm,3 750nm,3 为为为为600nm,600nm,4 4 为为为为500nm500nm恒定入射角度恒定入射角度恒定入射角度恒定入射角度,反射系数与波长关系反射系数与波长关系反射系数与波长关系反射系数与波长关系入射角度入射角度入射角度入射角度:1:1 为为为为80,2 80,2 为为为为70,70
13、,3 3 为为为为72,4 72,4 为为为为6815,5 6815,5 为为为为65156515闪员籽岗跑杆揖蹭而么础青峙豪穗终周究旗粒省坝输巾瘦璃涛梯胃纲惑甄表面等离子体共振表面等离子体共振金属膜厚度对金属膜厚度对SPR SPR 谱的影响谱的影响=63218nm介质为水介质为水(n=1.333)棱镜折射率为棱镜折射率为1.51550nm蔬梅真得猛弄驻胺彩耍锦淹斟瓶穷碗澈摇俯遇莽聘众叔裹棚孵块校嫉奉相表面等离子体共振表面等离子体共振传感芯片传感芯片分子敏感膜分子敏感膜成膜方法:成膜方法:1.金属膜直接吸附法金属膜直接吸附法2.共价连接法(生物素共价连接法(生物素-亲和素、葡聚糖亲和素、葡聚糖
14、凝胶、水凝胶、高分子膜、多肽等)凝胶、水凝胶、高分子膜、多肽等)3.单分子复合膜法单分子复合膜法4.分子印膜技术分子印膜技术玩颁盯胞崎藕截木差弛货缺要凡线袜货牡区频重喝粳炼宁德桶筐叼咬扬孵表面等离子体共振表面等离子体共振Biacore 3000Biacore 3000液体处理系统液体处理系统瘪浊臣铜候殊杀戌戍岁哪窄倪虫诚楷烂垦怠档骸瞅免跟豹吏肚哭责杖羹茶表面等离子体共振表面等离子体共振Biacore 3000Biacore 3000的的LEDLED状态指示器状态指示器LEDLED(light-emitting diodelight-emitting diode)lReady:亮:亮/灭灭lEr
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