基于新型纳米等离子光学传感器芯片成功研制

7月5日，华中科技大学生命学院刘钢教授团队自主研发出一款基于新型纳米等离子光学传感器（Nanoplasmonic Sensor）芯片的微孔板，实现了利用普通的酶标仪对生物分子结合进行动力学参数测定，突破了国外进口高端SPR（表面等离子共振）分子互作检测仪器的长期垄断。相关研究成果“Protein binding kinetics quantification via coupled plasmonic-photonic resonance nanosensors in generic microplate reader”被期刊Biosensors and Bioelectronics接收。Biosensors and Bioelectronics为国际工程科技类顶级期刊，中科院SCI期刊分区一区，最新影响因子为9.5，位于 ESI 前10%。

纳米等离子光学共振是由介电材料所包围金属超材料纳米结构中的电子气体集体振荡产生的光学现象，与传统SPR相比，新型纳米等离子光学芯片不需要光学耦合器件配合激发且具有更高的表面积与体积比，借助这种传感器芯片后甚至仅用常规的酶标仪设备就能完成以前高端SPR分子互相作用检测设备才能完成的生物分子之间的动力学常数测定。该研发团队应用以纳米等离子光学传感芯片为基底的96孔板技术结合定制酶标仪设备的分子互作动力学参数测定平台，以C-反应蛋白（CRP）与CRP抗体体系为例来验证该系统的有效性。实验结果表明目前该系统对无标记CRP抗原抗体结合动态检测极限为50ng/ml，远低于血液中CRP的含量（正常人血液CRP含量为1至3 μg/ml），并且与现有高端SPR生物检测设备所得动力曲线趋势近乎相同，通过拟合计算求得的动力学参数值与通过其他医学研究文献报道的采用进口高端设备测得的动力学参数值保持一致，充分验证了该系统对生物分子之间的动力学常数的测定的有效性。该系统有着无需标记、受背景影响小、高通量、适用浓度范围广和能够同时定量测量动态曲线和反应终点的优点。除了检测抗体和小分子药物与靶标蛋白动态互作之外，该系统还成功在医院临床应用于血液中CRP的无标记浓度定量测定，通过该系统测定的CRP浓度与医院中通过常规乳胶凝集（latex agglutination）方法测定的值相关性好。可以预见，该技术还将在食品安全检测、环境污染物检测、疾病分子检测等方面具有非常大的商业应用潜力。

该研究联合我校生命学院、量准实业有限公司、同济医学院附属协和医院、武汉光电工业技术研究院、江苏省产业技术研究院智能传感技术研究所等国内产、学、研、医行业多家单位共同参与研发。生命学院硕士生党棠及胡文君研究员为文章的共同第一作者。