基于超表面等离子共振生物传感器的亲和力评价平台开发

李裕鸿; 周翰霖; 刘钢; 黄丽萍

doi:10.12452/j.fxcsxb.250517365

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于超表面等离子共振生物传感器的亲和力评价平台开发

研究报告 | 更新时间：2025-12-31

- 基于超表面等离子共振生物传感器的亲和力评价平台开发
- Development of a Metasurface Plasmon Resonance Biosensor Platform for Affinity Evaluation
- 分析测试学报 2026年45卷第1期页码：1-11
- 作者机构：
  
  1.华中科技大学生命科学与技术学院，湖北武汉 430074
  2.南京师范大学食品与制药工程学院，江苏南京 210000
  3.牡丹江师范学院生命科学与技术学院，黑龙江牡丹江 157011
  4.量准（武汉）生命科技有限公司，湖北武汉 430070
- 作者简介：
  
  黄丽萍，博士，副教授，研究方向：生物传感检测技术与器件研发，E-mail：lphuang@njnu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(32471472);广州国家实验室专项项目(GZNL2023A03006)
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.250517365
  中图分类号： O646.9;S951.4
- 收稿：2025-05-17，
  
  修回：2025-06-20，
  
  录用：2025-07-01，
  
  网络出版：2025-11-11，
  
  纸质出版：2026-01-15
- 稿件说明：
移动端阅览
李裕鸿,周翰霖,刘钢,黄丽萍.基于超表面等离子共振生物传感器的亲和力评价平台开发[J].分析测试学报,2026,45(01):1-11.

LI Yu-hong,ZHOU Han-lin,LIU Gang,HUANG Li-ping.Development of a Metasurface Plasmon Resonance Biosensor Platform for Affinity Evaluation[J].Journal of Instrumental Analysis,2026,45(01):1-11.
李裕鸿,周翰霖,刘钢,黄丽萍.基于超表面等离子共振生物传感器的亲和力评价平台开发[J].分析测试学报,2026,45(01):1-11. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250517365.

LI Yu-hong,ZHOU Han-lin,LIU Gang,HUANG Li-ping.Development of a Metasurface Plasmon Resonance Biosensor Platform for Affinity Evaluation[J].Journal of Instrumental Analysis,2026,45(01):1-11. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250517365.

摘要

该文基于超表面等离子共振（MetaSPR）生物传感器构建了一种新的亲和力检测评价方法，利用高灵敏的MetaSPR芯片，同时构建高精度微流控流路式和高通量微孔板无管路式亲和力检测平台，弥补了现有亲和力检测方法的不足。研究制备了具有纳米孔阵列结构的MetaSPR芯片，并通过扫描电子显微镜和酶标仪对其物理结构与光学特性进行表征。通过采用不同折射率的甘油溶液对SPR芯片进行测试，结果显示该芯片对折射率变化具有极高的灵敏度，响应信号与折射率变化之间呈现出良好的相关关系（

=0.995）。利用WeSPR系列检测仪，无需复杂光学元件，对多种分子对进行亲和力检测，成功获得了结合速率常数（

）、解离速率常数（

）和解离平衡常数（

）等动力学参数，且与已有报道数据一致。结果表明，该研究构建的两种检

测平台均能够高灵敏、实时、无标记地监测分子间的结合与解离过程，具有优异的准确性、稳定性与普适性，为生物分子相互作用研究提供了一种高效、灵敏、便携且低成本的技术手段，在生命科学、药物研发与筛选等领域具有广阔的应用前景。

Abstract

In this study，a new affinity detection and evaluation method is constructed based on the metasurface plasmon resonance（MetaSPR） biosensor，which utilizes a highly sensitive MetaSPR chip and simultaneously constructs a high-precision microfluidic flow-through and high-throughput microtiter plate pipeless affinity detection platform，which makes up for the shortcomings of the existing affinity detection methods.In the study，MetaSPR chips with nanopore array structure were prepared and characterized by scanning electron microscope and enzyme marker for their physical structure and optical properties.The SPR chip was tested by using glycerol solutions with different refractive indexes，and the results showed that the chip was extremely sensitive to changes in refractive index，and a good correlation was presented between the response signal and the change in refractive index（

=0.995）.The kinetic parameters such as binding rate constant（

），dissociation rate constant（

） and dissociation equilibrium constant（

） were successfully obtained using the WeSPR series of detector for affinity detection of a variety of molecular pairs without the need for complex optical components and were in agreement with the previously reported data.The results show that both assay platforms constructed in this study are capable of monitoring the intermolecular binding and dissociation processes in a highly sensitive，real-time and label-free manner，with excellent accuracy，stability and universality，providing an efficient，sensitive，portable and low-cost technological means for the study of biomolecular interactions，which is of broad application prospects in the fields of life sciences，drug discovery and screening.

关键词

Keywords

references

Oostindie S C ， Lazar G A ， Schuurman J ， Parren P W H I . Nat. Rev. Drug Discovery ， 2022 ， 21 （ 10 ）： 715 - 735 .

Lupu L M ， Wiegand P ， Holdschick D ， Mihoc D ， Maeser S ， Rawer S ， Völklein F ， Malek E ， Barka F ， Knauer S ， Uth C ， Hennermann J ， Kleinekofort W ， Hahn A ， Barka G ， Przybylski M . Int. J. Mol. Sci. ， 2021 ， 22 （ 23 ）： 12832 .

Xu S ， Shen L ， Zhang M ， Jiang C ， Zhang X ， Xu Y ， Liu J ， Liu X . Bioinformatics ， 2024 ， 40 （ 7 ）： btae413 .

Zhu W ， Wang Y ， Lv L ， Wang H ， Shi W ， Liu Z ， Zhou M ， Zhu J ， Lu H . Acta Pharm . Sin. B ， 2023 ， 13 （ 5 ）： 2071 - 2085 .

Tabatabaei M S ， Ahmed M . Methods Mol. Biol. ， 2022 ， 2508 ： 115 - 134 .

Capelli D ， Scognamiglio V ， Montanari R . TrAC Trends Anal . Chem. ， 2023 ， 163 ： 117079 .

Zhou J ， Wang Y ， Zhang G J . Coord. Chem. Rev. ， 2024 ， 520 ： 216149 .

Yang Y ， Dai Z ， Zou X Y . J. Instrum. Anal. （杨彦，戴宗，邹小勇 . 分析测试学报）， 2009 ，（ 11 ）： 1344 - 1350 .

Ashrafi S M T ， Mohanty G . Plasmonics ， 2025 ， 20 （ 8 ）： 1 - 21 .

Petryayeva E ， Krull U J . Anal. Chim. Acta ， 2011 ， 706 （ 1 ）： 8 - 24 .

Mcoyi M P ， Mpofu K T ， Sekhwama M ， Mthunzi K P . Plasmonics ， 2024 ， 20 （ 7 ）： 1 - 40 .

Gupta B D ， Kant R . Opt. Laser Technol. ， 2018 ， 101 ： 144 - 161 .

Fan H ， Li R ， Chen Y ， Da Q ， Xiong C ， Zhang Y ， Qin Z ， Liu G L ， Huang L . Chem. Eng. J. ， 2024 ， 501 ： 157495 .

Wijaya E ， Lenaerts C ， Maricot S ， Hastanin J ， Habraken S ， Vilcot J P ， Boukherroub R ， Szunerits S . Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. ， 2011 ， 15 （ 5 ）： 208 - 224 .

Chen Y ， Fan H ， Li R ， Zhang H ， Zhou R ， Liu G L ， Sun C ， Huang L . Adv. Sci. ， 2024 ， 11 （ 46 ）： 2404559 .

Yao T ， Li T F ， Qin Y C ， Wang J ， Zhao Z ， Gu X ， She Y X . J. Instrum. Anal. （姚婷，李腾飞，秦玉昌，王静，赵祯，谷旭，佘永新. 分析测试学报）， 2015 ， 34 （ 2 ）： 237 - 244 .

Fan H ， Li R ， Chen Y ， Zhang H ， Zeng S ， Ji W ， Hu W ， Yin S ， Li Y ， Liu G L ， Huang L . Biosens. Bioelectron. ， 2024 ， 248 ： 115974 .

Zhou T ， Ji W ， Fan H ， Zhang L ， Wan X ， Fan Z ， Liu G L ， Peng Q ， Huang L . Biosensors ， 2023 ， 13 （ 7 ）： 681 .

Chen M ， Xie Y ， Li M . Nano Lett. ， 2024 ， 24 （ 37 ）： 11520 - 11528 .

Li R ， Fan H ， Zhou H ， Chen Y ， Yu Q ， Hu W ， Liu G L ， Huang L . Adv. Sci. ， 2023 ， 10 （ 24 ）： 2301658 .

Li R ， Fan H ， Chen Y ， Yin S ， Liu G L ， Li Y ， Huang L . Adv. Sci. ， 2025 ， 12 （ 4 ）： 2410376 .

Zhao Y ， Li R ， Liu Z ， Zhou H ， Yang J ， Zhang S ， Huang L ， Liu G L ， Zhang Q ， Jin M . Transbound. Emerg. Dis. ， 2024 ， 2024 （ 1 ）： 9350822 .

Fan H ， Huang L ， Li R ， Chen M ， Huang J ， Xu H ， Hu W ， Liu G L . Adv. Funct. Mater. ， 2022 ， 32 （ 46 ）： 2203635 .

Wekalao J ， Patel S K ， Balamurugan A M ， Al Zahrani F A . Plasmonics ， 2024 ， 20 （ 7 ）： 1 - 22 .

Zhang W ， Dang T ， Li Y ， Liang J ， Xu H ， Liu G L ， Hu W . Sens . Actuators B ， 2021 ， 348 ： 130711 .

Dang T ， Hu W ， Zhang W ， Song Z ， Wang Y ， Chen M ， Xu H ， Liu G L . Biosens. Bioelectron. ， 2019 ， 142 ： 111494 .

Song L ， Wang Z ， Zhou D ， Nand A ， Li S ， Guo B ， Wang Y ， Cheng Z ， Zhou W ， Zheng Z ， Zhu J . Sens . Actuators B ， 2013 ， 181 ： 652 - 660 .

Li R ， Zhou Y ， Chen Y ， Zhou L ， Yang Y ， Xiao J ， Liu G L ， Wang J ， Huang L ， Li Y . ACS Nano ， 2025 ， 19 （ 12 ）： 12007 - 12020 .

Huang L ， Ding L ， Zhou J ， Chen S ， Chen F ， Zhao C ， Xu J ， Hu W ， Ji J ， Xu H . Biosens. Bioelectron. ， 2021 ， 171 ： 112685 .

Kang S ， Yang M ， He S ， Wang Y ， Chen X ， Chen Y Q ， Hong Z ， Liu J ， Jiang G ， Chen Q ， Zhou Z ， Zhou Z ， Huang Z ， Huang X ， He H ， Zheng W ， Liao H X ， Xiao F ， Shan H ， Chen S . Nat. Commun. ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 2697 .

Wang Z ， Hu N ， Zhou Y ， Shi N ， Shen B ， Luo L ， Feng J . Sci. Rep. ， 2022 ， 12 （ 1 ）： 8469 .

Ye Y M ， Cho Y S ， Lee S Y ， Park J W ， Choi J H ， Kim S H ， Lee S Y ， Shim Y ， Song E ， Sim S ， Pak K C ， Cho H J ， Kim S K ， Jang M H ， Park H S . J. Allergy Clin. Immunol. ， 2025 ， 155 （ 2 ）： AB212 .

Hu M S ， Wei S L ， Zhou W Y ， Wang P L . J. Zhejiang Univ. ： Med . Sci. （胡茫莎，韦树丽，周武源，王苹莉. 浙江大学学报：医学版）， 2021 ， 50 （ 4 ）： 537 - 544 .

Mandrup O A ， Ong S C ， Lykkemark S ， Dinesen A ， Rudnik-Jansen I ， Dagnæs-Hansen N F ， Andersen J T ， Alvarez-Vallina L ， Howard K A . Commun. Biol. ， 2021 ， 4 （ 1 ）： 310 .

Zhou J ， Johnson J E ， Ghetie V ， Ober R J ， Sally Ward E . J. Mol. Biol. ， 2003 ， 332 （ 4 ）： 901 - 913 .

浏览量

208

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于凝胶电泳芯片的DNA定量分析方法的研究

人血清白蛋白与氨基酸对映异构体的差异性识别研究

微流控芯片技术-斑马鱼模型在药物筛选研究中的进展