Multiparametrisk ytplasmonresonans
Multiparametrisk ytplasmonresonans ( MP-SPR ) är baserad på ytplasmonresonans (SPR), en etablerad realtidsetikettfri metod för biomolekylär interaktionsanalys, men den använder en annan optisk uppsättning, en goniometrisk SPR-konfiguration. Medan MP-SPR tillhandahåller samma kinetiska information som SPR ( jämviktskonstant , dissociationskonstant , associationskonstant ), tillhandahåller den också strukturell information ( brytningsindex , skikttjocklek). Därför mäter MP-SPR både ytinteraktioner och nanolageregenskaper.
Historia
Den goniometriska SPR-metoden har undersökts tillsammans med fokuserade strålar SPR och Otto-konfigurationer vid VTT Technical Research Centre of Finland sedan 1980-talet av Dr. Janusz Sadowski. Den goniometriska SPR-optiken kommersialiserades av Biofons Oy för användning i point-of-care-applikationer. Införande av ytterligare mätning av laservåglängder och första tunnfilmsanalyser utfördes 2011 och gav plats för MP-SPR-metoden.
Princip
Den optiska MP-SPR-uppställningen mäter vid flera våglängder samtidigt (på samma sätt som spektroskopisk SPR), men istället för att mäta i en fast vinkel, skannar den snarare över ett brett spektrum av θ-vinklar (till exempel 40 grader). Detta resulterar i mätningar av hela SPR-kurvor vid flera våglängder som ger ytterligare information om filmens struktur och dynamiska konformation .
Uppmätta värden
De uppmätta hela SPR-kurvorna (x-axel: vinkel, y-axel: reflekterad ljusintensitet) kan transkriberas till sensogram (x-axel: tid, y-axel: vald parameter såsom toppminimum, ljusintensitet, toppbredd). Sensogrammen kan anpassas med hjälp av bindningsmodeller för att erhålla kinetiska parametrar inklusive på- och av-hastigheter och affinitet. De fullständiga SPR-kurvorna används för att passa Fresnel-ekvationer för att erhålla tjocklek och brytningsindex för lagren. Också på grund av förmågan att skanna hela SPR-kurvan, kan MP-SPR separera bulkeffekt och analytbindning från varandra med hjälp av kurvans parametrar.
| Molekylära interaktioner | Lageregenskaper |
|---|---|
| Kinetics, PureKinetics (k on , k off ) | Brytningsindex (n) |
| Affinitet (K D ) | Tjocklek (d) |
| Koncentration (c) | Extinktionskoefficient (k) |
| Adsorption/Absorption | Densitet (ρ) |
| Desorption | Yttäckning (Γ) |
| Adhesion | Svullnad (Δd) |
| Elektrokemi (E, I, omega) | Optisk dispersion (n(λ)) |
Medan QCM-D mäter våt massa, mäter MP-SPR och andra optiska metoder torr massa, vilket möjliggör analys av vattenhalten i nanocellulosafilmer .
Ansökningar
Metoden har använts inom biovetenskap, materialvetenskap och biosensorutveckling. Inom biovetenskap fokuserar de huvudsakliga applikationerna på läkemedelsutveckling inklusive interaktioner av små molekyler , antikroppar eller nanopartiklar med mål med ett biomembran eller med ett levande cellmonoskikt. Som första i världen kan MP-SPR separera transcellulärt och paracellulärt läkemedelsupptag i realtid och etikettfritt för riktad läkemedelsleverans . Vid biosensorer används MP-SPR för analysutveckling för point-of-care-applikationer. Typiskt utvecklade biosensorer inkluderar elektrokemiskt tryckta biosensorer, ELISA och SERS . Inom materialvetenskap används MP-SPR för optimering av tunna fasta filmer från Ångströms till 100 nanometer (grafen, metaller, oxider), mjuka material upp till mikron (nanocellulosa, polyelektrolyt ) inklusive nanopartiklar. Tillämpningar inklusive tunnfilmssolceller , barriärbeläggningar inklusive antireflekterande beläggningar , antimikrobiella ytor , självrengörande glas , plasmoniska metamaterial , elektroväxlingsytor , lager för lager montering och grafen .