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光栅耦合干涉技术 (GCI)

受益于生物分子相互作用研究的革命

围绕专有的光栅耦合干涉技术 (GCI) 进行设计,通过无标记生物分子相互作用分析提供更高的数据质量,与传统的表面等离子共振相比,Creoptix® WAVE 建立在波导干涉仪的基础上,可在信号和时间上实现卓越的分辨率。这使研究人员能够快速准确地测量动力学速率,测定亲和力常数,并监测生物流体等天然样品中即使是低丰度的相互作用分析物的浓度。WAVE 具有卓越的灵活性和高灵敏度,将无标记分析带入了全新的应用领域,彻底改变了生物分子相互作用的研究。

GCI 是我们的尖端生物物理表征方法,自 2015 年起作为 WAVE 系列实验室设备之一在市场上销售。

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GCI 与波导干涉仪和 SPR

我们获得专利的光栅耦合干涉技术设计利用并增强了波导干涉仪的内在优势,超越了表面等离子共振的灵敏度水平。与波导干涉仪一样,消逝场对样品的穿透深度更小,可延长光与样本的相互作用长度,从而提高信噪比 (< 0.01 pg/mm2)。然而,Creoptix GCI 读数方案的优势在于干涉图是在时域和波导管内生成,而不是投射到 CCD 摄像机上。因此,与经典的波导干涉仪或表面等离子共振相比,将传感器表面的折射率变化作为与时间相关的相移信号进行测量可提供更可靠的读数,而不受温度漂移或振动的影响,从而在信号和时间上实现出色的分辨率。

GCI、BLI、SPR 技术对比表

光栅耦合干涉技术 (GCI)表面等离子共振 (SPR)生物膜层干涉技术 (BLI)
最广泛的应用范围
适用于从低分子量到高分子量的各种分子,无论是纯化还是粗制。

适用于片段、小分子、肽、蛋白质、病毒、细胞培养上清液、血清、细胞裂解物

适用于小分子、肽(对片段、病毒、细胞培养上清液、血清、细胞裂解物的适用性有限)

适用于细胞培养上清液、血清、细胞裂解液(对肽、蛋白质、病毒的适用性有限)
测量最弱的粘合剂
得益于快速流体和高采集率,能够以快速解离速率测量动力学。

解离速率高达 kd=10 s-1

解离速率高达 kd=1 s-1

解离速率高达 kd=0.1 s-1
测量最紧密的粘合剂
即使对于紧密的粘合剂和快速的结合速率,也能够精确测量动力学。

流动条件下的测量

流动条件下的测量

在扩散受限条件下测量(无微流体)
系统维护成本低
由于服务或意外维修而导致的停机时间很少。

无堵塞微流体

传统微流体

无微流体
波导干涉仪相对于表面等离子共振的优势
与表面等离子共振一样,波导干涉仪也测量传感器表面的折射率变化。然而,与传统的表面等离子共振相比,波导干涉仪中的光可以穿过样品的整个长度。这允许更多的结合事件对整体信号做出贡献,从而使波导干涉仪在无标记相互作用分析中具有本质上更高的初级灵敏度,尤其是在与干涉仪读数配对以将波导模式的相位变化转换为强度模式时。波导干涉仪相对于表面等离子共振的另一个优势在于,消逝场对样品的穿透深度更小,最大限度地减少由主体折射率变化所引起的干扰,并提高信噪比。

分子间的相互作用被检测为消逝场(橙色)内的折射率变化,引起波导中光束的相移,从而对平行于屏幕投射的参考光束产生干涉。

光栅耦合干涉技术 (GCI) 与生物膜层干涉技术 (BLI) 有何不同?
尽管光栅耦合干涉技术 (GCI) 和生物膜层干涉技术 (BLI) 都通过使用干涉来测量传感器表面上薄层的折射率变化,但它们是两种完全不同的技术。GCI 是 Creoptix WAVEsystem 中使用的技术,可测量折射率变化对通过传感器中的波导的光所产生的消逝波的影响。这些折射率变化会影响通过波导的光的相位,且需要干涉参考光束(“干涉测量”由此得名)才能可靠且精确地测量相位变化。相反,BLI 分析从两个表面反射的白光的干涉图案:固定在生物传感器尖端的蛋白质层,以及内部参考层。结合到生物传感器尖端的分子数量的任何变化都可能导致干涉图案的偏移,这种偏移可以随着生物传感器尖端光学厚度的增加而实时测量;这导致干涉图案中的波长偏移。
光栅耦合干涉技术 (GCI) 可以检测到构象变化吗?
假设只要构象变化对折射率的变化有足够的贡献,Creoptix WAVEsystem 就可以检测到这些构象变化。WAVEcontrol 软件还支持考虑构象变化的合适相互作用模型。尽管如此,单纯根据 Creoptix WAVE 动力学数据或 SPR 数据很难推断构象变化。这是因为构象变化很少是一步到位的过程,意味着完全符合动力学数据的模型过于复杂,难以完全可信。此外,由于表面重组,构象变化可能会产生意想不到的反应(例如负曲线),这可能证明极难一致地分析和量化。我们建议对任何可疑的构象变化进行正交验证,并确保动力学分析尽可能简单,例如分析功能突变体之间的动力学差异。
SPR/BLI 使用的配体捕获和固定化技术是否也适用于 GCI?
是的,标准的固定化技术,如胺偶联,Ni-NTA 捕获以及链霉亲和素生物素捕获也可用于 Creoptix WAVEsystem 的聚羧酸酯表面;右旋糖酐表面可根据要求提供。此外,还有多种其他固定化方法,包括脂质相互作用或蛋白质 A/G 捕获。可在此处找到可用表面 (WAVEchip®) 的概览。