
一句话结论:如果要在同一块板上把亲和力(KD)、结合与解离速率、以及浓度定量一起读出来,且样品基质偏复杂(细胞裂解液、血浆、培养上清),优先考虑生物膜干涉(BioLayer Interferometry,BLI)这类不依赖流路的非标记平台。真正拉开数据差距的,往往不是"激光有多强",而是探针与光纤的对齐方式、板内振荡转速、以及反应板倾斜度这三个硬件细节。
把一支光学探针浸入样品,探针末端有一层固定了配体(如抗原、受体)的生物膜。白光沿光纤下行,在生物膜层的内外界面各反射一次,两束反射光叠加后形成干涉光谱。当溶液中的分析物结合到底膜上,膜层厚度增加,光程差随之变化,干涉光谱发生位移。
仪器记录的是这条光谱位移随时间的变化曲线:结合段上升、解离段下降,基线段的漂移量则反映体系是否干净。把这几个时间段拟合,就能得到结合速率常数 kon、解离速率常数 koff 和亲和力常数 KD。整个过程不使用荧光或酶标记,也无需流路泵送样品——这一点在样品容易堵塞流路、或样品量极少时比较实用。
该技术的早期系统论述可见 Concepcion 等在 2009 年发表的综述,文中指出 BLI 提供了一种无需流路即可对固定配体与溶液中分析物进行实时、非标记监测的方案,并已在抗体与蛋白定量、动力学参数测定等场景中应用。
探针末端相对光纤的位置偏移,会直接损失光通量,表现为信号幅度偏低、噪声偏高。部分平台在卡槽结构上做了专门设计,例如 Gator® Plus 采用获专利的 V-Groove 卡槽设计,使探针与光纤保持对齐,从而捕获更多光信号。选购时值得确认的一点是:换一支新探针后,是否需要人工校准位置,以及卡槽结构是否对探针品牌与型号有兼容限制。
BLI 靠扩散让分析物靠近探针表面。分子量较大的抗体、或黏度偏高的基质扩散较慢,靠近探针表面的分析物会被快速消耗,形成浓度梯度,这就是常说的传质效应(mass transfer)。结果通常是 kon 被低估、KD 偏离。板内振荡可以把溶液搅动起来削弱这层梯度,因此"转速是否可调"比"转速有多快"更关键——不同分子量和黏度需要不同转速,固定单一转速的平台很难兼顾。
板内液面高度、气泡、以及板本身的微小倾斜都会引入背景干扰。Gator® Plus 可自动调节反应板的倾斜度,用于降低背景干扰并提高灵敏度;同时该型号强化了基线稳定性、延长了无人值守(walk away)时间,适配较复杂的样品检测。此外它还支持适配微量孔板,以降低试剂挥发、提高检测稳定性,并在同一条板上安排探针、平衡液、重生液和样品。
下表参数按厂商官方资料与产品页整理,实际配置以厂商最新资料与出厂配置单为准。
| 检测原理 | 生物膜干涉(BLI),采集并分析光学探针表面反射干涉光谱的信号变化 |
| 孔板规格 | 支持 96 孔板 / 384 孔板 |
| 核心专利技术 | 光学、V-Groove 卡槽、表面化学等多项专利技术 |
| 可调参数 | shaker 转速可调;反应板倾斜度可自动调节 |
| 样品与试剂布局 | Max 板中可放置探针、平衡液、重生液和样品;可适配微量孔板(降低试剂挥发) |
| 适用分子类型 | 小分子、核酸、短肽、蛋白及抗体 |
| 应用环节 | 研发、开发、生产与质控 |
补充一点:同系列不同型号的定位并不相同。据 Gator Bio 官网资料,Gator® Pro 面向高通量场景,标注 32 个高频并行结合反应、单次可定量 1152 个样本、支持 32×32 表位分组,并兼容 3×384 孔板。选型时把"单次实验要跑多少个条件"先算清楚,再对应孔位数与并行通道数,比单纯比较型号名更直接。
| 比较维度 | BLI | SPR |
|---|---|---|
| 信号来源 |
探针末端生物膜层厚度变化引起干涉光谱位移 |
金属表面折射率变化 |
| 流路系统 | 不依赖流路;样品与缓冲液可直接测试 | 通常需微流路输送 |
| 样品消耗 | 样品消耗较少,检测后可回收利用 | 样品在流路中消耗 |
| 探针 / 传感面 | 探针可再生;可选多种表面化学 | 芯片可再生 |
需要说明的是,两者都是成熟技术,不存在"哪个更好"的通用答案。样品基质容易堵流路、或需要回收珍贵样品时,BLI 的免流路特性更省心;如果更关注高密度传感面的微小信号变化,SPR 的积累更久。把样品类型、通量目标、可接受的耗材成本三件事写下来,选型方向基本就定了。
| 自查项 | 为什么重要 |
|---|---|
| 样品是否含颗粒或高黏度基质 | 直接影响是否适合免流路平台,以及是否需要离心 / 过滤前处理 |
| 单次实验需并行多少条件 | 决定选 96 孔还是 384 孔、以及并行通道数 |
| 是否需要 kon/koff 与 KD | 若只需浓度定量,实验设计和耗材预算差别很大 |
| 缓冲液条件是否统一 | 缓冲液不统一会让基线漂移,影响解离段拟合 |
| 样品量是否有限 | 关系到能否用微量孔板、以及样品回收需求 |
| 是否需要数据合规留痕 | 研发走向生产与质控时,审计追踪与数据完整性要求会提高 |
Q1:BLI 一定要做梯度稀释吗?
做动力学常数建议做。单一浓度只能得到响应值,无法分离 kon 与 koff;一般会设置 4 到 6 个浓度点,覆盖响应值从低到接近饱和的区间。
Q2:探针能不能重复用?
可以再生后重复使用,但再生条件(pH 与次数)会影响表面配体活性。建议在方法开发阶段固定再生液与循环次数,并把再生后的基线回复情况纳入质控记录。
Q3:为什么我的 kon 总是偏低?
先排查传质效应:提高 shaker 转速、降低配体密度、或缩短结合时间看看曲线是否改善。另一项要查的是样品是否在孔内沉降或吸附。
Q4:免流路是不是就不需要维护?
免流路省去了管路清洗与堵塞风险,但探针存放、缓冲液脱气与板位清洁仍需按规程执行,否则背景干扰会体现在基线上。
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参考与延伸阅读
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