【SPR互作问答】第1期：核心原理篇

2026-03-25 14:18:58, 熊晓生极瞳生命科技（苏州）有限公司

本期聚焦SPR分子互作技术最核心的底层原理与基础概念，覆盖14个高频入门问题，帮你从零搭建SPR技术的知识框架，精准理解核心参数与基础定义。

SPR技术的核心检测原理是什么？

基于表面等离子共振效应，当分子结合到传感芯片表面时，会引起芯片表面折光率变化，通过检测这种变化反映分子相互作用。

SPR技术能检测芯片表面多大范围内的折光率变化？

能检测距离芯片表面约150nm范围内的折光率变化，该范围与等离子体波的有效穿透深度一致。

SPR技术中，响应值的单位是什么？

单位是共振单位（RU）；1 RU 约对应芯片表面 1 pg/mm² 的蛋白质质量浓度变化（仅适用于羧甲基葡聚糖基质芯片）。

传感图的核心组成部分有哪些？

包括基线、结合段（进样期间信号上升）、解离段（进样结束后信号下降）、再生段（信号回归基线），以及报告点（特定时间的响应值）。

配体和分析物在SPR实验中分别指什么？

配体是固定在传感芯片表面的生物分子（如靶点蛋白）；分析物是以溶液形式流过配体，与配体发生相互作用的分子（如药物分子、抗体）。

SPR“无标记技术”优势是什么？

无需对配体或分析物进行荧光、酶等标记，直接检测分子自然结合状态；优势是保留分子天然活性，避免标记对互作的干扰，且能实时监测结合全过程。

什么是本体折光率效应（本体偏移）？

本体折光率效应是样品与运行缓冲液的折光率差异，导致进样开始 / 结束时出现快速响应值升降，与分子结合无关。

核心干扰场景：小分子实验（含 DMSO）、样品稀释缓冲液不一致。解决方法：

① 参比通道扣减；

② 溶剂校正（配制梯度溶剂浓度，软件自动扣除）；

③ 样品用运行缓冲液稀释或透析，确保成分匹配。

SPR信号与分子结合之间的定量关系是什么？

SPR 响应值（RU）与芯片表面结合的分子质量浓度成正比，响应值变化直接反映结合的分子总量，结合动力学和亲和力需通过拟合分析推导。

分子量对 SPR 响应值有何影响？

相同摩尔浓度下，分子量越大的分子结合后产生的响应值越高（响应值与分子质量成正比）；小分子（<1000 Da）结合时响应值较低，需通过高配体固定量提升检测灵敏度。

Q10

SPR技术的检测分子量下限约为多少？

理论检测下限约 100 Da，部分系统对有机小分子无明确分子量下限，可通过优化实验条件（如高配体固定量）检测。

Q11

什么是 “质量迁移限制”？

质量迁移限制是分析物扩散到芯片表面的速率慢于结合速率，导致 k_a 值偏低，影响动力学拟合准确性。

判断标准：传感图结合段呈线形，无明显上升拐点。

解决方法：

① 提高流速（30μL/min）；

② 降低配体固定量（≤50 RU）；

③ 优化缓冲液离子强度（150mM NaCl）；

④ 采用物质迁移校正模型拟合

Q12

稳态拟合与动力学拟合有何区别？

二者核心区别与适用场景如下：

① 稳态拟合：基于分子结合与解离达到平衡后的稳定响应值，仅计算亲和力（K_D），不关注结合/解离的快慢。需分析物达到饱和结合（响应值趋于平缓），浓度梯度覆盖 K_D 的 0.1~10 倍，至少5个浓度点，无需完整解离曲线。适用于快解离互作（k_d>10⁻³s⁻¹）、低亲和力互作（K_D>1 μM），或仅需判断结合强度的场景（如小分子筛选、初筛实验）。

② 动力学拟合：基于结合与解离的实时动态曲线，同时计算 k_a（结合快慢）、k_d（解离快慢）和 K_D（结合强度），完整表征互作过程。结合段和解离段需有明显曲线特征（非快速平直），无严重质量迁移限制，需设置零浓度对照扣除背景，拟合残差随机分布。适用于需解析互作机制的场景（如药物研发、蛋白功能研究），尤其适合中高亲和力（K_D<1 μM）、慢解离（k_d<10⁻⁴s⁻¹）的互作。

Q13

亲和力常数（K_D）的物理意义是什么？

表示平衡状态下一半配体被分析物占据时的分析物浓度。反映分子间结合的强度，数值上等于解离速率常数（k_d）与结合速率常数（k_a）的比值（K_D=k_d/k_a）；单位为摩尔浓度（M），数值越小，结合强度越强。

Q14

k_a和k_d分别反映分子相互作用的什么特性？

k_a （结合速率常数）反映分子结合的快慢，单位 M⁻¹s⁻¹，数值越大结合越快；k_d （解离速率常数）反映复合物解离的快慢，单位 s⁻¹，数值越小复合物越稳定。