г. Москва, ул. Вавилова, д. 34/5 (499) 135-99-57 info@ckpgene.ru
Главная / Поверхностный плазмонный резонанс

Полное внутреннее отражение.

Полное внутреннее отражение наблюдается в тех случаях, когда луч света переходит из среды с большим коэффициентом преломления в среду с меньшим, например из стекла в воздух. В этом случае угол преломленного света больше угла падающего света, и при достижении некоторого угла падения преломленный свет распространяется вдоль границы раздела сред, т.е. угол преломления равен 90. При увеличении угла падающего на границу сред света, луч вообще не проникает в менее плотную среду. Таким образом вся световая энергия, за исключением некоторой ее доли, поглощенной стеклом, отражается. Следует, однако, отметить, что энергия электромагнитных волн при полном внутреннем отражении частично проникает во вторую среду, но затем возвращается обратно. Глубина этого проникновения весьма невелика - порядка длины волны отражаемого света.

 

Плазмоны.

Плазмоны это квазичастицы, возникающие в проводниках за счет колебаний электронов проводимости относительно кристаллической решетки. Плазмоны играет большую роль в оптических свойствах металлов. Свет с частотой ниже плазмонной частоты отражается, потому что электроны в металле экранируют электрическое поле в световой электромагнитной волне. Свет с частотой выше плазмонной частоты проходит, потому что электроны не могут достаточно быстро ответить, чтобы экранировать его. В большинстве металлов, плазмонная частота находится в ультрафиолетовой области спектра, делая их блестящими в видимом диапазоне. По аналогии с обычными (или объемными) плазмонами  в теории вводится понятие поверхностных плазмонов. Областью их локализации является поверхность металлов, где локализованы поверхностные заряды.

Поверхностный плазмонный резонанс.

Представим себе призму, одна из поверхностей которой будет покрыта пленкой металла (серебра или золота). Если пленка имеет значительную толщину, то энергия падающего света будет поглощаться в объеме пленки и переизлучаться в обратном направлении, т.е. пленка будет служить зеркалом. В случае если толщина пленки достаточно мала, часть электромагнитной волны достигнет ее внешней поверхности. Если энергия электрического поля фотонов будет достаточно велика, то они будут взаимодействовать со свободными электронами на поверхности золота. Часть фотонов при этом поглотится, передавая свою энергию поверхностным плазмонам, что приведет к уменьшению интенсивности отраженного света.

Поверхностный плазмонный резонанс возникает при условии равенства импульсов поверхностного плазмона и компоненты вектора импульса фотона, параллельной плоскости пленки. Импульс плазмона зависит от процессов, протекающих  на поверхности пленки, например адсорбции на нем различных биомолекул. Импульс фотона в свою очередь зависит от угла падения и его энергии, то есть длины волны.

Детектором поверхностного плазмонного резонанаса служит специальное оптическое устройство, рабочая поверхность которого находится в непосредственном физическом контакте с исследуемым образцом (например, омывается исследуемым раствором).

Исследуемый образец равномерно подается на рабочую поверхность сенсора, где происходит их взаимодействие. После прекращения подачи образца происходит процесс диссоциации. Любое изменение взаимодействия на поверхности фиксируется сенсором. По данным сенсора прибор в режиме реального времени строит кривую взаимодействия исследуемого образца с сенсорным чипом - т.н. сенсограмму. После окончания измерения поверхность чипа обрабатывается регенерирующим раствором, который удаляет остатки связавшегося образца с поверхности, после чего прибор готов к введению нового образца. Программное обеспечение прибора позволяет проанализировать полученные данный с применением широкого спектра различных математических моделей с целью определения различных параметров реакции (константы диссоциации/ассоциации, концентрация исследуемого вещества и др.)

Одним из частых способов применения метода ППР является определения константы связывания антител к антигену. В этом случае поверхность сенсорного чипа предварительно модифицируется - к ней ковалентно прикрепляются молекулы антигена. После чего исследуют взаимодействие с поверхностью модифицированного чипа растворов антител с различной концентрации. На основании полученных данных определяют константу связывания антител с антигеном. Метод ППР является весьма гибким инструментом при исследовании межмолекулярных взаимодействий и может легко подстраиваться под задачи того или иного эксперимента. В частности в описанном выше случае можно поменять местами исследуемые вещества: поверхность чипа модифицировать антителами, а в качестве образца в этом случае будет выступать раствор антигена.

Метод регистрации ППР имеет преимущества перед классическими методами исследования межмолекулярного взаимодействия, поскольку не требует мечения реагентов ни радиоактивными, ни какими-либо еще метками и позволяет определять равновесные параметры взаимодействия без разделения свободных и связанных форм. Кроме того, чувствительность метода дает возможность работать с малым количеством реагентов. Дополнительное достоинство метода обнаруживается при изучении специфики взаимодействия, т.к. связанные с детектором молекулярные комплексы можно затем анализировать соответствующими способами, например, масс-спектрометрией.

Ссылки

http://www.biacore.com
http://biomolecula.ru/content/197
http://www.biosensingusa.com/Application101.html
http://www.sprpages.nl/