QCM-D vs SPR -比较信息输出
马林Edvardsson 1921年9月7日 <9分钟

QCM-D vs SPR -比较信息输出

表面敏感和时间分辨技术,例如药物和SPR,经常被拿来比较。这些技术确实有很多共同点,但也有关键的区别。在这里,我们简要介绍并比较QSense的信息输出QCM-D与标准SPR相匹配。

QCM-D和SPR -信息输出

不详细说明各自的技术是如何工作的,正如其他地方所描述的那样,QCM是一种声学技术,而SPR是一种光学技术。简而言之,QCM测量的是共振频率的变化,f,而SPR测量表面等离子体共振角的变化,ϴ.晶体振荡的共振频率对质量变化敏感,SPR角对折射率变化敏感。除了f而且ϴ,相应的技术可以捕获额外的参数,然后扩展该技术可以提取的信息量。

根据特定QCM供应商提供的捕获参数的种类和数量,QCM技术输出的信息范围从表面质量变化的定性信息到质量、厚度和高时间分辨率的粘弹性特性的定量信息。

标准SPR仪器提供的信息输出范围从表面上/附近折射率变化的相对信息,到折射率、厚度、密度和表面覆盖度的定量信息。

下面我们给出QSense QCM- d (QCM的扩展版本)和标准SPR之间信息输出的典型差异示例。

一)质量

QCM-D和SPR都能直接或间接地感知与地表耦合的质量的相对变化。然而,感知到的质量是不同的,通常被称为“声学”和“光学”质量,或“水合”和“非水合”质量。造成这种差异的原因是由于测量耦合质量的物理原理不同。从SPR数据估计的质量吸收是基于吸附生物分子和被吸附生物分子置换的水之间折射率的差异。这意味着与例如蛋白质膜(例如水合壳)相关的水基本上不包括在质量测定中。相比之下,QCM-D所获得的频率变化测量的是通过直接水化、粘性阻力和/或吸附膜腔内的夹持而耦合为固有质量的水。因此,SPR响应与耦合的“摩尔质量”成正比,而在QCM-D测量中,该层本质上被视为由大分子和耦合水组成的“水凝胶”。

如果数据和吸附层满足模型要求和条件,则可以对QCM-D质量进行计算或建模。SPR质量可以通过角位移与比例常数相乘来计算,该比例常数对于吸附物种来说是唯一的,必须独立校准[参见参考文献1和其中的参考文献]。

B)厚度

这两种方法都能间接地表征厚度的变化。在QCM-D中,声波厚度通过层密度与质量耦合。在SPR中,响应与吸附质与溶液的折射率差和吸附层的光学厚度成正比。如果已知各自的折射率,就可以计算出光学厚度。通常,不是进行复杂的转换到吸附光学质量(见上一节),光学厚度被用作吸附的测量。

QCM-D是一种声学技术,可以测量更厚的薄膜,而SPR是一种光学技术,在薄膜厚度方面有较大的限制。

C)薄膜含水量和构象变化

如质量部分所述,QCM-D同时感应分子和偶联溶剂,而SPR只感应分子。由于这一特性,QCM-D可以通过水含量的变化感知大分子重组和构象变化,而这些现象是SPR无法检测到的。

QCM-D感知到的耦合水也可以作为信号增强,例如在耦合溶剂量显著不同的小构象变化中。

D)结构和层属性

QCM-D测量两个参数,而传统SPR只能测量一个参数。QCM-D的能量耗散数据中包含的附加信息可以更详细地解释表面相互作用和反应过程。

耗散的变化与吸附层引起的剪切粘性损失有关,从而提供了有助于识别不同吸附体系之间的结构差异,或同一类型分子在吸附过程中的结构变化的信息。从组合f而且D可以描述与构象/结构/取向有关的数据、层性质和粘弹性信息。

E)动力学和亲和性

这两种技术都监测时间分辨的质量变化,从技术角度来看,QCM-D和SPR对动力学的评估能力非常相似。然而,由于方法意义的差异,在动力学和亲和表征方面,SPR技术是较强的方法。QCM-D对富水层和扩展层更敏感,而SPR系统对表面附近的折射率变化非常敏感,这在这种情况下是有利的。此外,一般来说,SPR样品细胞的体积比QCM-D样品细胞小,这从质量输运的角度来看是有益的。正因如此,近年来SPR已成为表征动力学速率常数和亲和常数的标准技术。

结束语

QCM-D和SPR是两种表面敏感实时技术,应用领域重叠,乍一看可能非常相似。相似之处确实存在,但也有不同之处,这可能是关键的,这取决于所提出的科学问题或实验需求。总的来说,声学QCM-D和光学SPR是互补的,但在某些应用中,其中一种可能更适合。在这个概述中,我们已经介绍了关于各自技术的信息输出的关键差异。

下载概述以了解两种方法之间的主要区别,以及各自的技术更适合于哪些应用程序

QCM-D vs SPR下载

参考资料及进一步阅读

  1. Reimhult等人,Anal。化学学报,2004,26 (4):528 - 528
  2. 张志刚,张志刚等,光谱学与光谱学,2005,p 661 - 667
  3. http://www.bionavis.com/en/life-science/technology/traditional-spr/
  4. http://www.reichertspr.com/index.php?src=directory&view=systems&srctype=systems_detail_comparisonchart&refno=352

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