提高表面等离子体共振(SPR)阵列检测的灵敏度是蛋白质组学和药物发现与开发的迫切需要。提出了一种基于五步移相时域调制相位干涉成像的变曝光时间图像采集法,通过增大信号幅值来提高光强测量信噪比。在一个相位测量周期的5帧图像中,每帧图像都采用不同的曝光时间,使得每帧图像的灰度值达到最大,从而提高光强测量的信噪比,保证相位成像检测的高灵敏度。实验结果表明,通过优化电路设计和对CCD致冷控温,自行设计的CCD传感系统的检测灵敏度达到了1.2×10-6RIU(refractive index unit)。在此基础上,采用变曝光时间图像采集法可有效抑制光散粒噪声和CCD读出噪声,将检测灵敏度再提高35%。该方法不仅适用于SPR相位成像检测,而且还可用于其他定步长和等步长相移法以及帧间灰度值变化大的图像采集及相关检测。
药物筛选和蛋白质组学研究需要高灵敏度和高通量的生物分子相互作用分析仪。该文提出了表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)双分差动干涉成像方法和折射率相关因子(refractive index related factor,RIRF)的概念,研制了一种新的分析仪。从传感表面反射的光经过1/2波片、成像透镜和偏振分束镜后分成正交的2束,分别承载同一时刻传感表面的光强互补的2幅干涉图像,投射在2台CCD上,连续同时采集图像并处理后得到反映传感面上折射率变化的RIRF分布图,可解析出生物分子相互作用的特征信息。性能测试结果表明:分析仪动态范围约为0.015折射率单位(refractive index unit,RIU),灵敏度为57.15RIRF/RIU,检测分辨率约为8.5×10-6RIU,检测通量高于100,测量重复性优于95%。该分析仪的阵列生物分子相互作用检测结果和Biacore仪器的检测结果有平行性。
蛋白质组学研究和药物开发迫切需要高通量、高精度、无标记且实时检测技术。该文提出了一种基于干涉成像的表面等离子共振(SPR)生物分子相互作用检测方法,在入射光的p和s偏振分量之间分别附加90°和-90°位相差,采集对应的干涉图像,并利用所采集的2帧图像,计算出反映传感面折射率分布的信号。循环采集能够实时获得生物反应进行时传感表面发生的折射率分布变化。这种方法在克服光源非均匀性影响的同时,还抑制了光强漂移引起的测量误差,达到了高精度。实验结果表明:干涉成像的图像一致性好,系统的折射率分辨率达到了2×10-6RIU(refractive index unit),动态检测区间大于0.005 RIU。在此基础上,检测了兔IgG和羊抗兔IgG的相互作用,结果表明表面等离子体共振干涉成像系统适于高通量检测,完善后有可能成为一种蛋白质组学研究和药物开发的强有力工具。
