综述：表面等离子体共振生物传感器芯片的制备与药物应用

（编辑推荐）本综述系统梳理了表面等离子体共振（SPR）生物传感器在药物研究中的最新进展，重点探讨了表面修饰策略（如SAMs、CMD）、纳米材料整合及与电化学/质谱联用技术，揭示了AI辅助分析和体内传感的未来趋势，为下一代SPR技术开发提供前瞻指导。

　　

SPR现象与生物传感原理
表面等离子体共振（SPR）生物传感器的核心在于检测金属表面折射率（RI）的微小变化。当生物分子结合到固定化受体上时，会引起局部RI波动，进而改变光传播常数。典型的Kretschmann构型（Chip-SPR）通过棱镜耦合单色偏振光激发金膜表面等离子体，实时记录共振角偏移（从"a"到"b"）。传感器图谱包含结合、平衡、解离和再生四个阶段，关键动力学参数包括结合速率常数K_on
、解离速率常数K_off
和平衡解离常数K_d
。

功能化基质创新
传统羧甲基葡聚糖（CMD）芯片虽广泛应用，但新型功能基质如自组装单分子层（SAMs）、镍氮三乙酸（NTA）修饰平台展现出更优性能。其中，NTA芯片通过组氨酸标签实现定向固定，使抗体结合位点暴露率提升40%。两性离子涂层技术将非特异性吸附降低至<5%，在血清等复杂基质中表现突出。

生物受体固定策略
共价偶联（硫醇/羧基化学）与亲和标签（生物素-链霉亲和素）是两大主流方法。研究发现，三维基质比二维平面能增加3倍受体负载量，但可能牺牲传质效率。最新开发的"点击化学"固定法（如DBCO-azide）在pH 7.4条件下实现90%偶联效率，显著优于传统EDC/NHS活化。

药物研发应用突破
在单克隆抗体（mAb）表征中，SPR测得K_D
值低至pM级，与ELISA结果高度一致（R²

0.98）。案例显示，整合微流控的SPR芯片可在30分钟内完成8种抗癌药物-靶标相互作用分析，通量提升6倍。抗污染聚乙二醇（PEG）修饰使芯片重复使用达50次以上，成本降低60%。

未来技术融合方向
人工智能（AI）驱动的动力学模型将分析时间缩短80%，准确率提升至95%。可穿戴SPR设备通过汗液检测实现了治疗药物（如二甲双胍）的实时药代动力学监测。多功能生物芯片整合电化学检测模块，使检测限（LOD）突破至0.1 pg/mL，为液体活检提供新工具。

结论与挑战
尽管存在复杂样本干扰和仪器成本问题，SPR技术通过纳米材料增强（如石墨烯使灵敏度提高10倍）和微型化设计，正在向床旁诊断（POCT）领域拓展。该技术将持续推动从基础研究到临床转化的全链条药物开发进程。