バイオレイヤー干渉法(BLI)、表面プラズモン共鳴(SPR)、グレーティング結合干渉法(GCI)の比較

バイオレイヤー干渉法(BLI)は、表面ベースのラベルフリーの光学技術です。他のバイオセンサー技術とは異なり、BLIはマイクロ流体の流れではなく、センサーチップをサンプル/バッファに浸漬することで機能します。光ファイバの先端で反射した光は、先端表面付近の屈折率に応じて位相シフトを示します。反射光は、内部参照表面から反射された光と干渉します。

白色光を光源として使用すると、先端表面付近の屈折率に関連する情報を含むスペクトル干渉パターンを記録します。生体分子が実験溶液(サンプルなど)に浸漬したバイオレイヤー表面に結合すると、屈折率プロファイルが変化し、これにより、スペクトルパターンが変化します。

利点

• 容易な操作性
• 複雑で粘着性のあるサンプルでも、実質的に目詰まりがない
• 参照チップを使用してバルク効果を最小限に抑える

短所

• センサーは、SPRセンサーやGCIセンサーよりもはるかに感度が低い
• 速度パラメータを決定するときの精度が制限される
• 強い結合能と高速オンレートを測定する機能が制限されている。拡散により測定が制限される
• 高速オンレートを測定する機能が制限されている

表面プラズモン共鳴(SPR)は、もう1つの光学式ラベルフリー解析方法であり、実際、最初の表面ベースのラベルフリー技術の1つです。SPRは、センサー表面近くのエバネッセント場内での分子相互作用によって引き起こされる屈折率変化を検出します。

これらのセンサーでは、ガラス支持体上の金属膜が特定の波長の光で照射されます。特定の角度では、表面近くの屈折率に応じて、いわゆる表面プラズモンが励起されます。反射光ビームには、このエネルギーが欠落しているため、センサーに投影すると強度の「ディップ」が形成されます。

SPRは、リアルタイムでディップの位置を特定することにより、金属表面の屈折率の変化を測定します。標的を含む溶液はマイクロチャネルを使用して注入され、バルク効果を除去するために、少なくとも1つの参照フローセルが使用されます。 

利点

• 参照フローセルはバルク効果を除去します
• 強い結合能と速いオンレートを測定できます

短所

• フローセルを直列に使用するため、最速の遷移検出が制限されます
• 従来のマイクロ流体は目詰まりするため、高度なメンテナンスが必要です
• 高速オンレートを測定する機能が制限されている

もう1つの光学ラベルフリーの方法である導波管干渉法に基づいて、グレーティング結合干渉法(GCI)は、分子相互作用をリアルタイムで監視および特性評価し、固定化リガンドと相互作用する標的分子の速度パラメータ、親和性定数、濃度を決定します。

導波管干渉法では、センサー表面付近の導波管のエバネッセント場内で屈折率の変化が測定されます。これらの変化により、光の位相も変化します。光は導波管全体を移動し、センサー表面の全長に広がるエバネッセント波を生成します。位相変化は干渉によって表示されます。CreoptixのGCI技術は、導波管干渉法の利点を活用し、一般的なアライメントの問題を解消します。

利点

• ラベルフリーの相互作用解析のための高い一次感度
• 非凝固マイクロ流体  
• 強い結合能と高速オンレートを測定できます
• 高速オフレートで速度を測定できます

最適な生体分子相互作用技術は、アプリケーションとユーザーの目標によって異なります。以下に、これらの3つの技術が、4つの主要な要件、幅広い用途、最も弱い結合能の測定、最も強い結合能の測定、システムメンテナンスの低さについての比較を示します。