德国saw instruments公司出品的新一代的实时免标记生物传感器sam5，采用了专利的表面声波检测技术，无需标记即可实时检测分子之间的相互作用以及分子构象的变化。表面声波检测技术（SAW）不仅具有可同表面等离子共振技术（SPR）相媲美的检测灵敏度，还不受以光学方法为基础的检测技术（如SPR）的局限性限制。是研究抗体同完整细胞表面膜蛋白结合状况以及溶解在高盐、高黏稠度液体、高浓度DMSO中的小分子候选药物的理想工具。

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来体现的，了解这种相互作用的过程对于生命科学领域的研究以及揭示生命发生发展的基本机制具有重要作用。目前在分子相互作用分析领域应用最广且最成功的莫过于表面等离子共振（surface plasmon resonance，SPR）技术，但由于该技术基于光学检测原理，因此，当样品被溶解在有色溶液、高黏稠度溶液、高盐溶液、或者高浓度DMSO中时，由于光学检测的特性，检测结果会受到较大干扰。德国saw instruments公司出品的新一代的实时免标记生物传感器sam5则针对光学检测中遇到的这类问题为研究者提供了一个新的分析平台。

sam5系统技术原理：

该系统将专利的表面声波（Surface Acoustic Wave, SAW）技术应用于商品化的生物传感器，可对生物分子间的相互作用状况进行实时、免标记的分析。

其所采用的检测技术可比作是一台高灵敏度的微量天平：用芯片表面实质量（realmass）（“重量”）的变化来反映结合的过程。

总的说来，传感器就是芯片，因此其表面可引起声学振动。由压电材料产生的横向声波可“之”字形在芯片表面传播，芯片表面结合物质的改变和其构象信息会表现为声波振动的变化。这种检测方法和其所采用的高工作频率显著降低了由于基质的复杂性造成的信号失真问题，因此样本纯化步骤可能被省略。检测中，芯片表面质量的变化会引起声波的相位（phase）变化，而样本的粘弹性（Viscoelastic）和构象信息则通过振幅（amplitude）的变化来体现。在进行分子相互作用分析时，这两种影响可被区分且可独立被检测。

sam5系统介绍：

sam5实时检测并显示生物分子间的相互作用状况和动力学数据。根据实验需求，传感器表面可以包被不同的配体。这样，待分析的样本可以特异性的同传感器表面物质结合。检测过程中，样本溶液会流过传感器芯片的表面，芯片表面包被物质的变化转变为测量信号被记录下来，这种变化是时间依赖性的，因此，可以获得结合速率和解离速率用于动力学分析。

每个传感器芯片上包含5个独立的传感器元件，也即提供5个测量通道。由于样本通常来说都比较珍贵，因此如果给5个通道分别包被不同的物质，就可以一次获得样本同5种不同物质的相互作用结果，也即在低样本体积的情况下实现高通量检测。

传感器芯片放置在位于中央的温度可控的检测装置中，整套系统还包括一个整合的自动进样装置，因此可在sam5上实现过夜甚至跨周末的无人值守检测。

sam5系统根据科研以及工业用户不同的实验需求，分为sam5 BLUE（适用于科研用户）和sam5 GREEN（适用于工业用户）两个型号。其主要区别在于：

sam5 BLUE上不仅可使用现成的预包被的芯片，且用户可使用纯金芯片自行包被所需物质。并且，可将芯片上已包被的物质剥离后重新包被，最大程度上满足科研用户实验的灵活性要求。

sam5 GREEN则考虑到工业用户对于重复性、精确性以及批量质控的要求，因此其上需使用预包被的芯片，并且芯片不可以被剥离后重新包被。

sam5系统的重点应用：

1. 完整细胞表面抗原抗体的结合分析
市面上已经有许多非常好的用于水溶性蛋白相互作用分析的产品，但很多用户，特别是药物研发用户，其研究的对象很大比例为膜蛋白，这就需要一种技术，可以在保持膜蛋白天然状态和结构的前提下进行蛋白相互作用分析。

实验证明，sam5不仅可用于可溶性蛋白的研究，且由于表面声波技术的优势，用户可以将细胞通过液流系统直接上样，让细胞同芯片表面物质结合。从而可在细胞水平上，在保留膜蛋白天然结构的同时，对膜蛋白同抗体的结合以及动力学信息进行研究。

例如，通过钙粘连蛋白将MCF7人乳腺癌细胞固定在sam5芯片表面。针对细胞膜上的三种蛋白质（E-Cadherin，Ep-CAM，EMA），向系统中依次注入三种蛋白的相应抗体，结果如图1所示。

 
图1：MCF7细胞同芯片表面的结合以及不同抗体对细胞膜表面蛋白的识别。

2. 分子构象变化的检测
钙调蛋白是广泛存在于真核细胞中的一种结合钙的调节蛋白质。在每个钙调蛋白分子内，有4个可与钙离子结合的区域，当没有同钙离子结合时，该蛋白以分子闭合的状态存在，几乎没有活性。一旦同钙离子结合，钙调蛋白发生构象变化并活化，从而可以通过与酶类药靶作用调节代谢过程。

目前市面上其他生物传感器都无法直接提供分子构象变化信息，sam5则可通过声波振幅的改变，检测分子构象变化。

例如，通过包被了链霉亲和素的2D –COOH SAM芯片，可捕获标记了生物素的钙调蛋白，之后依次加入浓度为1mM的CaCl2和MgCl2溶液。结果如图2所示。

 
图2：钙离子导致钙调蛋白中心螺旋结构刚性的增加，从而粘弹性降低，表现为声波振幅的瞬时降低。另外，镁离子具有和钙离子类似的效果，但效果明显减弱。

3. 小分子结合

在检测小分子化合物同目的蛋白的相互作用时，一方面，由于高长宽比的影响，信号往往较弱。另一方面，由于小分子化合物往往需要溶解在含DMSO的溶液中，当使用光学方法检测时，弱信号会受到DMSO的的干扰而容易被掩盖。sam5由于采用非光学的检测方法，因此，不会受到溶液中DMSO的影响，从而可获得更好的检测结果。

剑桥大学的 Tom Blundell教授实验室的研究者们在研究不同的小分子化合物（MW<250Da）和目标蛋白（21.7kDA）的相互作用时，分别使用sam5和Biacore T100进行了对比实验。结果表明，sam5不仅操作简单且可快速获得和SPR方法类似的亲和力检测数据并给出KD值。令研究者们感兴趣的是，由于样本和工作液中DMSO的浓度差异对于sam5的检测几乎没有影响，因此，在检测小分子结合时，sam5具有比BIAcore T100更好的分辨率。

4. 在线亲和质谱分析（On-line Affinity Mass Spectrometry）
sam5可以与MALDI-TOF工作流程整合，和其它也能被整合的生物传感器相比，sam5的优势在于对于MALDI的激光光栅来说，它的芯片具有最大的表面积。因此MALDI可根据肽质量指纹图谱对较大蛋白进行鉴定。

Sam5还可以同ESI-MS连结，用于捕获并检测溶液中的小分子蛋白标记物，例如图3所示。

图3：芯片表面固定有抗-3硝基酪氨酸的抗体。将等摩尔的混合多肽样品上样，第一次上样的是3个序列不同的3-硝基酪氨酸多肽，第二次上样的2个多肽序列一致，但其中一个没有被硝基化。通过改变工作液中pH的浓度，可以将和芯片结合的多肽洗脱下来并通过ESI-MS检测。