应用笔记｜基于 Opentrons Flex 的自动化 SPR 样品制备

表面等离子共振（SPR）技术广泛应用于药物筛选、抗体表征和靶点验证等场景。在 SPR 实验中，研究人员通常需要配制 5–8 个浓度点的分析物溶液，通过监测不同浓度下的结合响应，拟合获得亲和力（K_D）及动力学参数（k_a、k_d）。浓度梯度的准确性和一致性直接影响实验数据质量，而传统手动配制过程繁琐，随着样品数量增加，操作负担与差错风险也随之上升。

该工作流程将自动化样品制备与高通量 SPR 检测相结合，有助于提升样品处理效率与操作一致性，减少人工操作带来的差异，让研究人员能够更专注于实验设计与数据分析，为药物研发及生命科学研究中的分子互作分析提供自动化支持。

工作流程

图1｜SPR 分析物浓度梯度制备与检测流程

实验方法

工作站配置

本研究使用 Opentrons Flex 液体处理工作站，搭配 Flex 8 通道移液器，以96孔板配制梯度，通过Biacore 8K 进行SPR实验检测。

1. 样品与缓冲液准备

配制 SPR 运行缓冲液，并经 0.22 μm 滤膜过滤。准备分析物母液，记录浓度与溶剂信息，将母液、稀释缓冲液、96 孔样品板及匹配吸头放置于 Flex 工作台的指定位置。

若实验涉及小分子化合物（DMSO溶解），需确保运行缓冲液中DMSO终浓度与样品一致（通常为5%或2%），以消除溶剂效应。

2. Flex 自动化浓度梯度配制

3. Biacore 8K SPR 检测

将装有浓度梯度样品的 96 孔板人工装载至 Biacore 8K。在控制软件中设置动力学或亲和力分析方法，选择已偶联配体的传感器芯片，并设定进样顺序、流速、结合时间与解离时间。启动运行后，系统完成样品进样与响应数据采集。

4. 数据分析

将结果导入 Biacore Insight Evaluation Software，完成参比与空白扣除；涉及 DMSO 时进行相应溶剂校正。选择适用模型进行动力学或亲和力拟合，输出 K_D、k_a 和 k_d 等关键参数。

实验结果

1. 自动化配制样品可获得高质量的动力学数据

以 β2-微球蛋白作为分析物，分别使用人工配制与 Flex 自动化配制的浓度梯度样品，在 Biacore 8K 上完成结合动力学检测。两种方式均获得了随浓度变化的响应曲线，本次实验的动力学拟合参数如下。

表1｜人工配制与 Flex 自动化配制样品的动力学拟合结果

人工配制与 Flex 配制样品的 K_D 均处于纳摩尔水平；结合速率常数（k_a）和 解离速率常数（k_d）也较为接近，证明Opentrons Flex自动化配制的浓度梯度能够满足SPR动力学分析的要求，且数据重现性良好。

图2｜β2-微球蛋白与其抗体的互作分析：人工配制分析物

图3｜β2-微球蛋白与其抗体的互作分析：Flex 自动化配制分析物

2. 自动化流程可大幅提升通量，释放人力

与传统手动配制相比，Opentrons Flex自动化流程可缩短批量样品制备时间。自动化操作减少了研究人员持续参与加液、稀释与混匀的需求，使其能够将更多精力投入实验设计与结果分析。

结合Biacore 8K的高通量检测能力（动力学分析64个样品/4小时），该工作流程可实现从样品制备到数据采集的自动化，为大规模药物筛选和抗体筛选提供了可靠的技术支撑。

结论

本研究将 Opentrons Flex 全自动移液工作站与 SPR 样品浓度梯度制备相结合，系统评估了其在分子互作分析样品制备中的应用潜力。借助 Flex 的精准移液与程序化控制，实现了 SPR 分析物浓度梯度的自动化配制，有助于减少繁琐的重复性操作，降低人为操作差异并提升样品处理通量。

在本研究中，Flex 可在短时间完成样品的浓度梯度配制与转移。结合 Biacore 8K 高通量 SPR 系统，进一步构建了覆盖样品制备与分子互作检测的自动化工作流程，为提升 SPR 实验的处理效率与操作一致性提供了新的方案。