首先先了解几个术语和定义：
表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）
一、消逝波
当光从光密介质入射到光疏介质，入射角增加到某一角度，使折射角达到90°时，折射光将完全消失，而只剩下反射光，这种现象叫做全反射。
当以波动光学的角度来研究全反射时，人们发现当入射光到达界面时并不是直接产生反射光，而是先透过光疏介质约一个波长的深度，再沿界面流动约半个波长再返回光密介质。则透过光疏介质的波被称为消逝波。
如下图所示。
全反射时如图中所示沿X轴方向振幅衰减的一个波，即入射光波在反射面不立即消失，而是投射进入光疏介质一定深度，且振幅在垂直方向呈指数衰减，这种电磁波叫消逝波。
二、等离子波
把金属表面的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的电子气体，其中正、负带电粒子数目几乎相等，这实际上也是一种等离子体。当金属受电磁干扰时，金属内部的电子密度分布会变得不均匀。因为库仑力的存在，会将部分电子吸引到正电荷过剩的区域，被吸引的电子由于获得动量，故不会在引力与斥力的平衡位置停下而向前运动一段距离，之后电子间存在的斥力会迫使已经聚集起来的电子再次离开该区域。由此会形成一种整个电子系统的集体震荡，而库仑力的存在使得这种集体震荡反复进行，进而形成的震荡称等离子震荡，并以波的形式表现，称为等离子波。
三、SPR光学原理
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，而在介质中又存在一定的等离子波。当两波相遇时可能会发生共振。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，使反射光的能量急剧减少。
可以从反射光强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，使反射光完全消失的入射角就是SPR角。SPR角随金膜表面折射率变化而变化，而折射率的变化又与金膜表面结合的分子质量成正比。因此可以通过对生物反应过程中SPR角的动态变化获取分子之间相互作用的特异信号。
SPR生物传感器的光源为偏振光（polarized light），传感芯片（sensor chip）表面镀有一层金膜，实验时，先将一种生物分子（ligand）固定在金膜表面，然后将与之相互作用的分子（analyte）溶于溶液（或混合液）流过芯片表面。SPR检测器能跟踪溶液中的分子与芯片表面的分子结合、解离整个过程的变化，不同角度的反射光的光强被记录后得到角度-光强曲线图，每条曲线的波谷即为该曲线的共振角，共振角对应的角度为共振信号（resonance signal），时间与对应共振信号的曲线即为SPR传感图（sensorgram）。
表面等离子共振生物分子相互作用分析仪（BIACORE）的原理
当一束光线通过棱镜射向金属表面，在金属发生全反射现象时，会在金属膜中产生消逝波，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。此时对应的入射光波长为共振波长，对应的入射角为共振角，即SPR角。SPR角随着金属表面折射率的变化而变化，而折射率的变化又与金属表面结合的分子质量成正比。
Biacore的核心组件就是由微流路系统，光学组件及金膜芯片组成。金膜芯片上的蛋白和流路中的分子结合有解离的过程中，SPR角就会随之发生变化，检测器检测到这种变化，根据此变化曲线作图分析，可得出分子间的结合常数Ka、解离常数Kd或亲和力常数KD。
以免疫学分析为例，在金膜表面固定某种受体（如抗体）然后流过含相应配体（如抗原）的样品，配体与受体的结合将使金膜与溶液界面的折射率上升，从而导致共振角发生变化。为了表述的方便，共振角（或共振信号）可以用共振单位（resonance units，RU）来表示。对大多数生物分子而言，1000RU大约等于1mm2的面积上有1ng的质量变化，相当于溶液中蛋白浓度为6mg/mL。SPR生物传感器通过检测获得共振角的改变程度，便可以对配体浓度进行定量。
• SPR 是一种折光率传感器，其响应值反映了SPR角度的改变
• 响应信号依赖于芯片表面分子的浓度和温度
• 1 RU 的响应值大致上相当于芯片表面结合物质的浓度改变了1 pg/mm2 (蛋白结合与CM5芯片)
如下图所示。
Biacore的核心组件包括：
SPR生物传感技术的应用领域包括：生物大分子的相互作用；肿瘤研究；免疫学和传染病；神经科学；生物制药；蛋白质组学。
Biacore可研究的生物分子范围包括：蛋白质；DNA/RNA；脂类/脂质体/生物膜；多糖；多肽；小分子；全细胞病毒/微生物。
可分析的对象：
Biacore核心组件
Biacore提供的生物分子相互作用信息包括：
有无结合（Yes or no）
结合的特异性和选择性（Specificity）
两种分子的结合强度-亲和力（Affinity）
结合和解离的快慢和复合体的稳定性-动力学（Kinetics）
功能复合体形成的参与者、协同者和组装顺序（Mechanism）
分子结合的温度与热力学特征（Thermodynamics）
目标分子活性含量的检测（Concentration）
SPR光学组件
微流控系统(IFC)具有的特性包括：集成化、自动化的微流路控制系统；样品消耗量低；为互相作用分析而设计优化
微流控系统(IFC)-流动池的特点为：
IFC上有4个流动池；可选择单独、配对、串联使用。流动池为配对使用进行了优化（Fc1-Fc2，Fc3-Fc4）
传感芯片：
葡聚糖表面的特点：亲水性；温和型:和2%浓度的葡聚糖水溶液环境相似；非特异性结合量低；高结合容量；易于进行共价结合；出色的化学稳定性。
传感芯片的选择：
11种不同的芯片种类
CM5，CM4，CM3：芯片、蛋白、肽段、小分子等
CM7：小分子化合物研究
SA芯片：生物素标记的分子，如核酸、糖类等
Biotin CAP芯片：可逆性生物素捕获芯片心
NTA芯片：His重组蛋白
L1芯片：模拟脂质双分子层环境
HPA芯片：实现膜系统相关的互作分析
C1芯片：研究细胞、病毒等大颗粒分子
Au裸金芯片：客户定制表面（材料、高分子等）
30余种不同的试剂盒及缓冲液产品：
氨基偶联试剂盒、巯基偶联试剂盒；
GST捕获试剂盒 GST重组蛋白分析
NTA捕获试剂盒 His重组蛋白分析
最常用的传感器芯片：
Biacore实验的基本流程
分析物和配体的定义
芯片表面预处理 – 偶联/固定配体 (Immobilization)
–什么是固定配体？
–将配体直接（共价）或者间接地 (通过捕获分子) 固定于芯片表面；或称为偶联蛋白：在芯片表面偶联分子Ligand或捕获分子
样品进样（Injection）的过程为：
分析物（Analyte）进样后，以恒定的流速和浓度流过芯片表面
样品中的待分析物与固定在芯片表面上的配体发生结合，芯片表面物质的质量发生改变，仪器记录下对应的响应值（response）的改变
进样结束后，切换缓冲液流过芯片表面，分析物由配体上自发解离，解离的进程由响应值实时监控
芯片再生（Regeneration）的过程为：
将自发解离后仍然结合于配体的分析物彻底洗掉
配体的结合活性必须保留。
传感图（The sensorgram）
实验设计
选用CM5传感芯片→在金膜表面固定表达纯化后的D结构域蛋白→流过含抗体的样品→抗体与D结构域蛋白的结合将使金膜与溶液界面的折射率上升，从而导致共振角发生变化→检测蛋白与抗体的结合情况。
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