众力资讯网

生物膜干涉(BLI)原理:无标记光学检测,解码分子互作的核心逻辑

生物膜干涉(BLI)是基于光学生物传感的无标记检测技术,核心原理是通过实时监测生物膜厚度变化引发的干涉光谱位移,分析生物

生物膜干涉(BLI)是基于光学生物传感的无标记检测技术,核心原理是通过实时监测生物膜厚度变化引发的干涉光谱位移,分析生物分子间的结合与解离过程,精准量化相互作用特性,是分子互作研究中无标记方法的重要代表。

一、分子互作研究方法分类:标记 vs 无标记

研究生物分子相互作用的方法可分为两大类,核心差异在于是否需要对分子进行修饰标记:

有标记方法:需通过荧光、同位素、酶等对分子进行标记,常见的有酵母双杂交、Pull Down、免疫共沉淀(Co-IP)、ELISA、FRET、AUC、EMSA、MST 等。这类方法虽应用广泛,但标记过程可能破坏分子天然结构与活性,影响结果真实性。

无标记方法:无需修饰分子,直接检测分子互作引发的物理或能量变化,常见的有表面等离子共振(SPR)、等温滴定量热法(ITC)和生物膜干涉(BLI)。这类方法能最大程度保留分子天然状态,结果更贴近生理实际,其中 BLI 以操作简便、适配复杂样品的优势脱颖而出。

二、BLI 核心原理:从生物膜变化到光谱信号的转化

BLI 的检测逻辑围绕 “生物膜厚度变化→光干涉位移→信号分析” 展开,具体过程清晰易懂:

传感器固定分子:将一种目标生物分子(如蛋白、抗原)特异性固定在光纤生物传感器的末端,形成一层均匀的生物膜,这层膜是后续检测的基础。

结合引发厚度变化:当传感器与含有另一种相互作用分子(如配体、抗体)的样品接触时,两种分子会特异性结合,导致传感器末端的生物膜分子量增加,进而引发生物膜厚度的改变。

光干涉产生位移:一束光通过传感器的生物膜层时,会同时发生透射和反射,两束光交汇形成干涉光波。生物膜厚度的微小变化,会直接导致干涉光波的相对位移。

检测与数据分析:光谱仪实时捕捉分子结合前后的干涉光谱,以 “实时位移(nm)” 的形式呈现变化轨迹。通过分析这一轨迹,可还原分子 “结合→解离” 的完整动态过程,进一步计算亲和力(KD)、结合速率(ka)等关键参数。

三、BLI 的核心优势:源于无标记与实时检测的特性

BLI 的原理设计决定了其独特优势:

保留分子天然活性:无需标记,避免了修饰过程对分子结构、功能的破坏,能真实反映生理状态下的分子互作。

实时动态监测:全程记录分子结合与解离的每一个阶段,而非仅提供终点结果,可获取更全面的动力学信息。

抗干扰能力强:仅响应传感器表面特异性结合引发的生物膜变化,对样品中的粗制成分、不溶性物质耐受度高,适配复杂样品检测。

总结:无标记检测的 “精准工具”,还原分子互作本貌

BLI 通过巧妙利用光干涉现象与生物膜特性,实现了无标记、实时、精准的分子互作分析,弥补了有标记方法可能干扰分子活性的短板。其原理简洁且科学,操作便捷又能保障结果真实性,已成为蛋白相互作用、药物筛选、疫苗研发等领域的核心技术工具。