【科研動態(tài)】生命學院劉鋼教授團隊成功研發(fā)出一款基于新型納米等離子光學傳感器（Nanoplasmonic Sensor）芯片突破高端藥物篩選設備限制
（通訊員 王丹丹）7月5日，由華中科技大學生命學院劉鋼教授團隊自主研發(fā)出一款基于新型納米等離子光學傳感器（Nanoplasmonic Sensor）芯片的微孔板，實現(xiàn)了利用普通的酶標儀對生物分子結(jié)合進行動力學參數(shù)測定，突破了國外進口高端SPR（表面等離子共振）分子互作檢測儀器的長期壟斷。相關研究成果以“Protein binding kinetics quantification via coupled plasmonic-photonic resonance nanosensors in generic microplate reader”為題被期刊《Biosensors and Bioelectronics》接收?！禕iosensors and Bioelectronics》為國際工程科技類頂級期刊，中科院SCI期刊分區(qū)一區(qū)，最新影響因子為9.5，位于 ESI 前10%。
納米等離子光學共振是由介電材料所包圍金屬超材料納米結(jié)構(gòu)中的電子氣體集體振蕩產(chǎn)生的光學現(xiàn)象，與傳統(tǒng)SPR相比，新型納米等離子光學芯片不需要光學耦合器件配合激發(fā)且具有更高的表面積與體積比，借助這種傳感器芯片后甚至僅用常規(guī)的酶標儀設備就能完成以前高端SPR分子互相作用檢測設備才能完成的生物分子之間的動力學常數(shù)測定。該研發(fā)團隊應用以納米等離子光學傳感芯片為基底的96孔板技術結(jié)合定制酶標儀設備的分子互作動力學參數(shù)測定平臺，以C-反應蛋白（CRP）與CRP抗體體系為例來驗證該系統(tǒng)的有效性。實驗結(jié)果表明目前該系統(tǒng)對無標記CRP抗原抗體結(jié)合動態(tài)檢測極限為50ng/ml，遠低于血液中CRP的含量（正常人血液CRP含量為1至3 μg/ml），并且與現(xiàn)有高端SPR生物檢測設備所得動力曲線趨勢近乎相同，通過擬合計算求得的動力學參數(shù)值與通過其他醫(yī)學研究文獻報道的采用進口高端設備測得的動力學參數(shù)值保持一致，充分驗證了該系統(tǒng)對生物分子之間的動力學常數(shù)的測定的有效性。該系統(tǒng)有著無需標記、受背景影響小、高通量、適用濃度范圍廣和能夠同時定量測量動態(tài)曲線和反應終點的優(yōu)點。除了檢測抗體和小分子藥物與靶標蛋白動態(tài)互作之外，該系統(tǒng)還成功在醫(yī)院臨床應用于血液中CRP的無標記濃度定量測定，通過該系統(tǒng)測定的CRP濃度與醫(yī)院中通過常規(guī)乳膠凝集（latex agglutination）方法測定的值相關性好?？梢灶A見，該技術還將在食品安全檢測、環(huán)境污染物檢測、疾病分子檢測等方面具有非常大的商業(yè)應用潛力。
該研究聯(lián)合華中科技大學生命學院、量準實業(yè)有限公司、同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院、武漢光電工業(yè)技術研究院、江蘇省產(chǎn)業(yè)技術研究院智能傳感技術研究所等國內(nèi)產(chǎn)、學、研、醫(yī)行業(yè)多家單位共同參與研發(fā)。華中科技大學生命科學與技術學院碩士研究生黨棠以及胡文君研究員為文章的共同第一作者。
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