认知自然界的本质一定要了解相互作用，先辈们已总结了4种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。就生命科学涉及的分子研究尺度而言，主要研究的是后两种相互作用。人们已经发展了ELISA、免疫共沉淀等一些经典的分子互作方法，但其只能描述终点。新型的分子互作仪器可以研究实时、动态的相互作用，不仅可以在研究层面更好揭示分子相互作用的机理，支持高分文章频现；而且有力支撑生物制药产业的发展，因其在新药筛选中大幅提升效率，降低新药开发成本。近年来，分子互作市场迅猛增长，据乐观估计2028年其全球市场将接近20亿美元。市场一路高歌，江湖派别林立，接下来本文将首先捋一下分子互作的主流派系和市场概况。
分子互作示意图：蛋白和DNA互作
分子互作概述
生物分子的活性和功能是通过分子间的相互作用来实现的。人们习惯称分子相互作用的一方为受体（主体），另一方为配体（客体），受体与配体之间的作用，会引起生物、化学、物理等性质的变化；分子互作技术就是利用物理、化学或光学等检测手段，对这种肉眼无法捕捉的变化，从动力学、亲和力及热稳定性角度进行表征和测量，表征方式包括结合常数、结合的配比、结合位点、作用方式、自由能变等，其中结合常数是表征相互作用强弱最重要的参数之一。从广义上说，主客体的相互作用主要研究小分子之间、大分子之间、小分子与大分子及分子组装体之间的结合。其相互作用方式包括共价作用和非共价作用，其中非共价键力的弱相互作用力包括范德华力、亲水一疏水相互作用、静电力和氢键等。
从传统方法来看，在蛋白质相互作用的研究方面，常用传统方法如：酵母双杂交、免疫共沉淀（Co-IP）、酶联免疫（ELISA），荧光共振能量转移（FRET），免疫印记（Western, Far-Western）、质谱等等。在涉及核酸相互作用的研究方面，常用传统方法如：EMSA，ChIP （染色体免疫沉淀法，Co-IP的类似技术）。传统方法的难点在于不够准确、费时费力、大都只有终点测定。
SPR表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)仪器的发明，开启了蛋白质相互作用研究的新方向。它特异准确、能定性和定量、最难能可贵的是，它可以描述分子间相互作用的动态过程（结合动力学），而不只是终点测定，这点尤其难能可贵。比如某种药结合蛋白较快，但很快就解离，需要多次给药；而另一种药结合蛋白较慢，解离也很慢，一次给药延续时间很长。对结合过程的描述可以指示药效和给药方式的不同。
不同的结合与解离速率反映了不同的作用机制，也决定了分子不同的功能与结构特征
沿着SPR准确且可测定动力学过程的思路，科学家又发明了多种新技术，如生物膜干涉（Bio-Layer Interferometry, BLI）、光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry，GCI）和等温滴定微量热（Isothermal Titration Calorimetry, ITC）等非标记的技术。当KD值作为描述结合动力学的主要参数后，标记技术也登上分子互作分析的舞台，比如微量热泳动（MicroScale Thermophoresis, MST）和光谱位移技术（Spectral Shift）。
分子互作仪主要测定参数包括：
描述亲和力（Affinity），用解离平衡常数（KD），KD描述配体和分析物分子之间的结合强度，生物学意义是，当1:1结合时，让50%A分子饱和时B分子的浓度。浓度单位M，数值越小结合越强。对于SPR来说，KD=kd/ka，其中kd是分析物与配体之间的解离速率，ka描述分析物与配体之间结合的速率。
表征仪器主要性能的指标还有：测定的灵敏度、目标分子活性含量(Concentration)、单次实验的时间，以及多通道、高通量测定的能力等。
分子互作代表技术及原理
表面等离子共振技术SPR
经典SPR
1902年，Wood在光学实验过程中发现了表面等离子共振（SPR）现象：当电磁波射向金属表面时，其反射光谱会产生异常，表现为在特定角度下反射光强度明显下降，光谱上出现明显的暗带，而且金属膜表面折射率的变大会导致暗带位置发生变化。1968年科学家解释了该现象：SPR现象来源于消逝波和金属表面等离子波的共振。1990年，Biacore AB公司（现隶属丹纳赫旗下Cytiva）开发了首台商品化SPR仪器Biacore。
SPR技术原理：当光从光密介质射向光疏介质，入射光满足一定条件时会发生全反射现象。从波动光学的角度来研究全反射，入射光到达界面时并不是直接产生反射光，而是先透过光疏介质约一个波长的深度，再沿界面流动约半个波长再返回光密介质，而光的总能量没有发生改变，透过光疏介质的波被称为消逝波。由于金属中含有自由电子，可以看作一种等离子体，入射光激起电子的纵向振动，振动产生的电荷密度波，沿着金属和电介质的界面传播，形成表面等离子波。金属表面等离子波与消逝波发生共振时，检测到的反射光强度会大幅度地减弱（能量几乎接近零）。当入射光波长固定时，反射光强度是入射角的函数，其中反射光强度最低时所对应的入射角为共振角，即SPR角。
Biacore的传感器由表面涂有一层薄金膜的玻璃片构成，大多数应用中金膜上覆盖的是葡聚糖基质，葡聚糖不仅可以作为固定分子的基底，还能为相互作用提供亲水环境，亦可使用其它基质固定特定类型的分子，Biacore提供十余种不同芯片。一个互作分子（配体）偶联在传感器芯片的表面，另一个（分析物）通过连续流系统输送到芯片表面。
SPR本质是一种折射率传感器。SPR使从传感器表面的玻璃侧以特定角度反射的光强度降低，当分子结合到传感器表面时，传感器表面的折射率发生变化，改变了最小反射强度的角度，SPR角度的变化与结合物质的质量成正比。当样品溶液流过芯片时，对反射指数变化的检测结果构成传感图，其中Y轴上的结合响应值与X轴上的时间相对应。由于光线不会穿透到样品侧，因此可以对有颜色的、混浊的或不透明的样品进行分析。通过分析所生成的传感图，可以测定是否结合、特异性、亲和力、动力学和活性浓度。传感图提供了整个相互作用过程的实时信息。更多原理视频
SPR工作原理
SPR的优点是经典，分子量最低检测限从100Da到无限制，灵敏度高，应用范围广；缺点是仪器光路、微流控流路相对复杂。SPR技术在国际上得到了充分的认可，最新版的美国药典（USP39）、日本药典（JP17）、2020年版《中华人民共和国药典》都将SPR技术作为分子互作分析“金标准”技术。
LSPR局域等离子共振
在经典SPR之上，人们发展了LSPR局域等离子共振技术。当入射光子频率与贵金属纳米颗粒传导电子的整体振动频率相匹配时，纳米颗粒会对光子能量产生很强的吸收作用，发生局域表面等离子体共振现象（LSPR），当溶液中的分子与固定的探针结合引起生物分子层厚度的变化，从使LSPR吸收峰发生位移，LSPR检测方法可对这种即时变化（吸收峰的位移及波长变化）做动态检测。
LSPR局域等离子共振技术示意图
纳米胶体金传感器(1.5mm2)比传统金膜小，相较SPR技术，LSPR具有成本低、灵敏度高等优势。首先，传统SPR使用持续金膜，而LSPR采用纳米金颗粒感应器，在可见光范围内可产生很强的共振吸收峰，使得颗粒周围的局域折射率高度敏感，从而对位置具有高灵敏度，能检测出吸收位置范围内非常小的波长改变，这与传统SPR的角度检测有很大区别。其次，LSPR的衰减波长比SPR小，更小的感应体积意味着LSPR对分子偶联更灵敏，而体积改变对检测的影响也会相应更小，甚至系统受外部变化如温度漂移，缓冲液折射率改变等人工因素的干扰程度也会大大降低，从而进一步保证了实验结果的高精确度。
3D纳米SPR
在原有SPR技术基础上，中国的量准公司开发了NanoSPR技术。纳米杯阵列表面等离子体共振（Nanocup Array-enhanced SRP）原理是：当入射光照射到表面光学金属纳米结构时，可引起金属自由电子的共振，由于电子共振致使光的二次发射，从而形成特定的反射光谱。芯片表面的分子或溶液的变化会导致特定波长处等离子共振的反射光强度发生改变。当反射光谱发生位移后的波长减去位移之前的波长时，在某一波长光的强度显著降低，某一波长强度显著上升。因此可以通过获取生物反应过程中两波长的反射光强变化，得到分子互作信号（感觉比LSPR更向前了一步），这与传统基于SPR入射光角度变化的技术是不同的。
NanoSPR技术原理示意图
NanoSPR将光学芯片由原来的二维基膜变成了三维基膜。与传统SPR的平面膜芯片相比，NanoSPR芯片的纳米孔阵列的电磁衰减长度( ld )要短得多，可大幅度降低样本的Bulk效应，适合复杂样本以及未经纯化的粗样本。此外，三维基膜的芯片将信号放大了千倍以上，带来更高的检测灵敏度和更低的分子浓度检测下限。同时，也不再需要传统复杂的光路系统来捕捉微弱的信号，变成了简单的LED光源和光电二极管，这极大简化工艺路径，从而降低成本。
SPR+成像
在SPR技术基础上，近年来又衍生了SPRi表面等离子共振成像技术，成像为用户带来了两个颇有意义的功能：实现了整个工作区域的可视化以及高通量平行实验。SPRi可进行多重分析，不同类型的配体可以固定在单个 SPRi-Biochip 生物芯片上。可以同时研究多个参数（浓度、固定 pH 值等），方便对分子进行比较、排序和选择。此外，也有将SPR和光学显微镜结合的技术，可体外测量单个细胞在其天然环境中的结合反应和动力学。
基于Kretschmann构型的SPRi示意
在SPRi中，准直光束通过棱镜照向整个功能化的金表面，覆盖所有点样点。在芯片上反射后，光束被探测器的成像传感器（二维阵列）获取，每个像素对应于 SPRi-Biochip 生物芯片上的给定位置。动力学测量包括同时监测多达几百个样点的反射率随时间的变化。传统的 SPR 系统可并行监控少量的相互作用。成像系统由于采用了一种特殊的流通池，能够并行监测多达数百个相互作用。此外，与其他技术（如质谱）的耦合在通道系统中非常复杂，而SPRi-MS的连接非常直接、效率更高。
MP-SPR多参数表面等离子共振
MP-SPR与传统SPR最大的区别在于光学方面，传统的SPR的光学测量仅仅集中于非常窄的θ角范围内，而MP-SPR能够扫描很宽的θ角范围(几十度)。通过扫描一系列角度，提供完整的SPR曲线和多个参数，并提取多个感应图谱；而且，一次完整扫描可包括两种环境：气体和液体。
生物膜干涉技术BLI
2001年作出原型机后，华人科学家谭洪在美国硅谷创办了Fortebio公司，2005年推出首款基于生物膜干涉技术（Biolayer Interferometry）的分子互作产品Octet QK，2011年Fortebio被美国Pall公司收购，2015年Pall被丹纳赫收购，由于反垄断的要求，2020年后该产品隶属赛多利斯。2020年底，BLI技术被正式收录于《美国2021版药典》1108章。
BLI通过检测干涉光谱的位移变化来测定分子互作。其工作原理是：一束可见光在传感器末端的光学膜层的上下界面会形成两束反射光谱，并形成一束干涉光谱。分子结合后膜厚增加，干涉光谱右移，记录波长的位移值（Δλ）为Y轴，横轴是时间，可以实时检测结合的情况，分析物的浓度和斜率正相关。当然，解离时波长位移值会下降。BLI的优点是：对任何未结合的分子，周围介质折光率的变化或流速的变化均不会影响干涉图谱，因此可直接对粗样品进行分子互作分析；缺点是：无法有效检测到小分子的相互作用。更多原理视频
BLI检测原理示意图
微量热泳动技术MST
许多领域都是10年一种新技术，分子互作也不例外。既然主要的测定参数是平衡解离常数Kd值，再设计一种原理来获取Kd值也可以。2010年，NanoTemper推出了第一款基于微量热泳动技术的分子互作仪Monolith NT.115。
微量热泳动技术（MST）源于一种物理现象：溶液中的分子会在温度梯度场中定向移动。1856年，Carl Ludwig和Charles Soret最初发现该现象。Stefan Duhr 和Philipp Baaske在慕尼黑大学攻读博士期间阐明了热泳动的理论基础，获得两项专利并于2008年创办了NanoTemper公司。
MST基于荧光信号来检测分子互作。MTS的基本原理是：互作的一个Target分子带上荧光基团，另一个作为配体Ligand。样品装在毛细管中，上方包含荧光的激发检测单元LED以及精准加热样品的红外激光器。实验开始采集MST曲线，一开始有初始荧光，打开红外激光加热20秒，可检测到衰减的荧光曲线。荧光信号衰减首先来源于荧光分子发生了热泳动（Thermophoresis），即加热后分子朝着远离热源的方向发生泳动，泳动的范围取决于分子的整体性质，包括大小、电荷及水化层；其次荧光强度有温度依赖性（TRIC），通常随温度升高衰减。当荧光分子结合配体后，会间接地通过改变构象来影响荧光分子的化学微环境，从而导致荧光信号衰减的速率发生改变，衰减曲线会发生上移或下移。
MST检测原理示意图
这种改变依赖于配体的浓度，在MST实验中，可将配体比例稀释成16个浓度，在曲线上选取一个时间点如5秒，以配体浓度为横坐标，以荧光强度为纵坐标作图，将得到16个点，拟合出一条S形结合曲线，从而得到解离常数Kd值，Kd代表当一半的Target被结合时，所需要的Ligand浓度，Kd值越小，亲和力越强。
MST技术不需要固定样品，样品在溶液中检测，只需要将Target分子标记上荧光基团，不受 buffer限制，几乎覆盖全部类型的分子，具有灵敏度高，简便、快速、样品消耗少等特点。更多原理视频
光谱位移技术
2022年，NanoTemper又推出基于光谱位移技术的Dianthus和结合两种技术的Monolith X。光谱位移技术也基于荧光信号变化。荧光标记的样品有特定的发射光谱，配体结合后导致微弱的发射光谱位移（蓝移或红移亚nm范围）。实验时仍将配体进行比例稀释，加入恒定浓度的荧光分子，在用590nm的光激发样品后，仪器会同时监测双波长（650nm和670nm）下配体结合引起的光谱位移，将两种波长下的荧光强度比值与对数的配体浓度作图，可拟合得到平衡解离常数Kd。光谱位移技术检测速度非常快，只需1分钟即可完成Kd检测。更多原理视频。
光谱位移技术检测原理示意图
光栅耦合干涉技术GCI
2015年，瑞士Creoptix公司（现隶属马尔文）推出基于光栅耦合干涉技术（Grating-Coupled Interferometry，GCI）的实时分子互作仪器WAVE。一束激光光源通过光栅将光耦合在波导传输结构中，对应一束参比光从相位调制器（Phase Modulator）进入另一个光栅和其耦合，因此会形成相位差和干涉花纹。当结合分子后，会改变芯片表面的折光率变化，而导致检测光的相位发生变化。
相比传统SPR，GCI利用了波导技术，消逝场对样品的穿透深度更小，仅在芯片表面与样品溶液接触，并延长了其与样品相互作用的长度，如从100nm延申光路长度到2mm，因此灵敏度更高（< 0.015 pg/mm2），分析物的分子量无下限。此外，WAVE的流路中，所有阀路远离芯片并无需气阀，因此不易堵塞，对粗样品更友好。在动力学测定中，除了传统方法，还可以用waveRAPID方法，无需稀释多个梯度，只从单孔进样，采用持续时间增加的重复脉冲进样（RAPID），也可拟合出动力学曲线，比传统动力学检测约快10倍，可改进基于片段的小分子筛选和动力学分析，加速药物开发的过程。
此外，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SPR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。更多原理视频。
光栅耦合干涉技术GCI
等温滴定量热技术ITC
ITC也是一种量化研究生物分子相互作用的无标记技术，可直接测量生物分子结合过程中释放或吸收的热量。实验时，保持仪器样品池和参比池温度相同，通过加热补偿原理检测体系热量变化，从而得到生物分子的结合信息。
ITC检测方式与化学反应中的酸碱滴定法相似，可以测定结合配偶体在自然状态下的亲和力。实验过程中，配体（如受体、抗体）分子在恒温条件下滴定到相互作用分子的溶液中，结合释放的热（H）被实时记录下来。连续进行多次滴定，分子结合释放或吸收的热直接正比于结合的分子数量，当系统达到饱和时，只能观察到稀释热。将每次滴定产生的热效应与滴定和被滴定分子的摩尔比作图，可以得到一条结合曲线。ITC能自动完成滴定、数据采集和分析，使整个实验过程非常简单。主要代表产品为2015年马尔文推出的手动 MicroCal PEAQ-ITC系统与新型全自动MicroCal PEAQ-ITC 系统。
ITC检测原理示意图
ITC技术具有快速、准确、样品用量小、对反应体系的要求不高（如对体系的透光度、浑浊度、粘滞度要求不高）等优势，被广泛应用于生物及医药等相关领域。商业化等温滴定量热仪最早出现在上世纪80年代后期，在过去的近30年中，ITC技术成为研究分子相互作用的常用方法之一。随着科学技术的发展，等温滴定量热仪将会更加灵敏、快速、易用。
分子互作仪的市场分析及预测
分子互作分析仪是生命科学研究、新药研发的核心工具，是生物制药、CRO、CDMO、科研机构的标配设备。
据Insight Partners，全球分子互作检测市场规模预计将从2021年的4.7482亿美元增长到2028年的8.2971亿美元，年复合年增长率（CAGR）为8.3%。分子互作耗材在2021年占据了很大的市场份额，预计在2021-2028年期间将达到8.6%的最高复合年增长率。根据MMR，2021年分子互作检测市场的价值为6.2445亿美元，预计到2029年将达到11.356亿美元，预测期间（2022-2029年）的CAGR为7.76%。而Data Bridge市场研究机构预测更为乐观，到2028年分子互作检测市场将达到19.6亿美元。但无论哪种预测，共同点都看好未来分子互作仪器市场。
据蛋壳研究院估算，2020 年中国分子相互作用仪市场容量约 27.6 亿元，2022年的市场规模将达8亿元。
分子互作仪检测市场：竞争格局和主要发展
创新是企业致胜的法宝，近年来，各分子互作仪生产企业在研发上投入大量资金，不断将新的检测技术和产品引入市场。对生物技术和新药发现的高投资是推动亚太地区分子互作产品市场增长的主要因素。各国政府机构起草并颁布实施与制药行业有关的国家法律、法规、政策和标准。
思拓凡（Cytiva）、赛多利斯（Sartorius），诺坦普（NanoTemper）、马尔文帕纳科（Malvern PANalytical）、伯乐（Bio-rad）、布鲁克（Bruker）、堀场（HORIBA）、怀雅特（被Waters收购）等是在分子互作市场运营的主要公司。厂商都在积极采取多种战略增加竞争力，比如推出不断新产品实现产品多样化、扩大市场占有率，以及获得新的客户群来挖掘更多的商业机会。
2021年，技术进步、政府大量资金投入、药物研究项目的加速发展，推动亚太地区在分子互作全球市场中占有最大份额。中国的制药行业已经从关注仿制药转向创新疗法。2021年，中国的在药物研发上投入首次超过了美国，而且，中国在研发支出中所占的份额进一步增加。据预测，北美地区分子互作在2021-2028年有最高的年复合增长率，该增长源于社会对分子水平研究的支持、药物研究项目的极大增加及现有检测方法具有更高灵敏度等因素。例如，美国化学学会（ACS）和毒理学学会（SoT）均是支持非标记技术研究的组织。
分子互作检测产品的市场分为仪器和耗材。未来，消耗品细分市场可能会占据最大的市场份额，并以最高的复合年增长率增长。
从技术角度，分子互作检测市场分为表面等离子体共振SPR，生物层干涉测量BLI，光栅耦合干涉技术GCI、等温滴定量热ITC、微量热泳动技术MST等。按照MMR 2021年总结，SPR占据最大的市场份额，达到20%，并在预测期内具有最高的复合年增长率，SPR一个重要的应用市场是高通量药物筛选（HTS）。
分析测试百科网整理了近两年多（2021年1月~2023年4月）分子互作分析仪中标信息，涉及金额超2.8亿多元。此外，本次中标统计主要汇总了高校、科研院所和医院等政府采购平台发布的信息，本网特对中标信息进行分析形成相关统计图（见图9），以飨读者。根据统计分析，美国Cytiva和德国Sartorius两家品牌仍占据大部分市场份额，占比分别为33.11%和27.15%。排名第三的德国NanoTemper这几年发展迅猛，凭借可靠的技术和产品获得了19.86%的市场占有率。国产品牌Gator和北京英柏生物也分别占有一席之地，打破了之前国产品牌空白的窘境。此外，Malvern、Reichert、Nicoya、Biosensing Instrument等品牌也有一定市场份额。不过，该图表尚不能反映研发型药企和CRO企业的采购情况。
分子互作仪主要品牌国内市场占有情况
按照市场应用，分子互作检测市场分为结合动力学，结合热力学，内源性受体检测，活性物确定，生成先导物和其它应用。目前，结合动力学应用占据最大的市场份额，并在2022~2028年间有最高的复合年增长率。导致该细分市场增长的因素是，制药业对分子互作的需求不断增长，结构生物学的进步，使用分子互作检测新冠病毒的研究性工作不断增长。
基于最终用户，分子互作检测市场分为制药公司和生物技术公司、医院、高校和研究机构。到2022年，制药和生物技术公司占据最大的市场份额，并在2022~2028年间有最高的复合年增长率。过去的2022年，由2000亿贴息贷款专项引爆了国内的仪器的采购市场，其中分子互作仪在10-12月中标数量达到了全年高位水平，高于前九个月之和。
亚洲经济体（以中国和印度为主）的增长，以及对生物技术和药物研发资金投入的增加，是推动亚洲非标记检测市场的主要因素。亚洲国家拥有生物技术产业众多的科学人才，地区的产业合并、合作和伙伴关系数量亦在增加。例如，2018年7月，Ferring制药（瑞士）在印度Hyderabad建立基因组谷（Genome Valley）研发实验室和制造工厂。
主要仪器及厂商
近年来，实时分子互作仪在生命科学基础研究、新药研发等领域的应用与发展愈发成熟，尤其随着生物制药行业高速发展，该领域迎来爆发增长。下表列出了主流品牌近年来推出的仪器，并分别逐一介绍。
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品牌 |
型号 |
原理 |
特点 |
推出时间 |
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Cytiva |
SPR |
单针6通道，新增多种进样模式 |
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8针高通量16组通道；2小时完成384个样品结合水平筛选 |
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赛多利斯 |
SPR |
OneStep和NeXtStep梯度进样，更高通量、更简便 |
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BLI |
8个独立平行通道，非流路浸入即读 |
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4个独立平行通道，非流路浸入即读 |
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2个独立平行通道，非流路浸入即读 |
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NanoTemper |
光谱位移 |
1分钟计算kd值，33分钟内完成 384 个样品亲和力检测 |
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MST+光谱位移 |
10分钟检测，应用范围广 |
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马尔文帕纳科 |
GCI |
更高灵敏度、流路不易堵，WaveRAPID比传统动力学快10倍 |
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ITC |
可配置、低容量和高灵敏度，可测亲和力，焓变，熵变 |
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Bruker |
SPRi |
8 通道 Χ 4 检测点分析阵列，24 小时内分析 13,200 个相互作用 |
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Horiba |
SPRi |
SPR和微阵列芯片技术结合，灵活，高通量 |
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Bio-rad |
SPRi |
在一块芯片上可分析多达 36 个不同的蛋白相互作用 |
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Gator Bio |
BLI |
32通道，10分钟完成32个样本平行竞争反应 |
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8通道，无流路系统 |
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支持384孔板 |
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WYATT |
CG-MALS |
非标记，无固定化，快速、自动、无损、定量 |
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Biosensing |
SPR+显微镜 |
体外测量单个细胞在其天然环境中的结合反应和动力学 |
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SPR |
5通道，除液流方式，还可检测气相、电化学 |
2015年3月 |
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Nicoyalife |
LSPR |
局域SPR，成本低、灵敏度高 |
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数字微流控(DMF)、人工智能(AI)及纳米技术 |
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BioNavis |
MP-SPR |
能扫描几十度θ角范围，获得完整SPR曲线，气体和液体均可测量 |
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英柏 |
SPR |
国内自主研发，对标S200，获BCEIA金奖 |
2021年12月 |
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量准 |
NanoSPR+酶标 |
SPR仪与酶标仪一级两用 |
2021年 |
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NanoSPR |
双通道，半自动，10分钟测定 |
2022年 |
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NanoSPR+酶标 |
96个样品同时测定 |
2022 |
Cytiva（思拓凡）
Biacore是分子互作的英文" Biomolecule Interaction Analysis core technique"的缩写，资料显示，Cytiva公司生产的Biacore系列SPR生物分子相互作用仪在CNS主刊发表近千篇文章，全球装机已超过6000台，中国已装机超过800台。自1990年至今，Biacore先后推出了一系列的设备，从最初的Biacore 1000, 到Biacore 3000，Biacore 4000，Biacore T系列，X系列，8K系列，1系列等。
Biacore™ 1 系列
2022年底，经过技术的持续创新与迭代更新，Cytiva推出功能强大的新一代分子互作系统Biacore™ 1系列，有Biacore 1K、Biacore 1K+、Biacore 1S+三种系统配置可供选择（同时停产了T200）。Biacore™ 1系列新品传承了经典的SPR技术，单针、6通道分子互作平台，样品检测通量提升，所有机型共用1套Biacore Insight软件，简单易上手；新增多种进样模式，方便开展多元复合物组装、竞争抑制、表位分析、buffer筛选等实验内容。
Biacore 8K
2016年Biacore 8K产品上市，2018年10月Biacore 8K+推出。Biacore 8K/8K+是高通量、高灵敏度的SPR系统，可对小分子和生物药进行有效的筛选、表征、工艺优化以及质量控制。高通量，16组检测通道，8根进样针平行分析；2小时完成384个样品结合水平筛选，64组动力学表征仅需要5小时；高灵敏度，超低噪音水平（<0.02RU），满足小分子量样品、超低偶联和低浓度样品的分析需求；8K可实现60小时无人值守作业，4-40℃样品仓控温，支持4块96/384孔板。
赛多利斯（Sartorius）
2019年，赛多利斯收购了丹纳赫旗下的FortéBio，获得了生物膜干涉的分子互作技术，2022年推出表面等离子共振SPR产品，打造出多元化的Octet®非标记分子互作分析平台。
Octet SF3 分子互作分析仪
2022年5月推出的Octet SF3基于SPR技术，采用新颖的OneStep和NeXtStep梯度进样技术，相比普通多循环或单循环动力学分析技术，用户能够在更短的时间内生成高质量的动力学和结合亲和力数据，在单次无人值守的分析中可生成 768 个样品的完整动力学和亲和力数据。
OneStep进样无需配制多个分析物浓度梯度，可简化实验开发和操作，得益于独特的样品排列方式，能在一次分析中对数百个样品进行高通量采集和分析，非常适用于高通量文库筛选。而NeXtStep梯度进样技术，可通过单次进样测定分析物在竞争分子存在时的活性，在一次分析中评估多种分析物和竞争分子，且无需将竞争分子添加到流动缓冲液中。Octet SF3还具有更大缓冲液体积、优化的流路设计等硬件改进，并具有单次分析768个样品的更高通量，和简便易用的Octet SPR分析软件。
Octet R2、Octet R4、Octet R8分子互作仪
2021年5月，赛多利斯推出基于非标记生物层干涉技术（BLI）的Octet R系列分子互作仪，包括Octet R2/R4/R8三款产品，分别对应2、4、8通道，可进行现场升级。
Octet 系统快速、稳定且无流路，应用标准的96 孔微孔板承载样品，便于直接在板上进行高通量的自动化结合分析。该系统具备优越的定量和动力学检测性能，在广泛的动态范围内对各种各样的分子进行高灵敏度分析，可检测低至150道尔顿的小分子。
Octet 可快速获得结果，仅需5 分钟即可并行处理分析多达96 个样品；具有良好的粗样品相容性，仅当分子与生物传感器表面结合或解离才会产生信号，无需耗时冗长的样品预处理或纯化。Octet系统易于使用，检测后样品保持完好，样品可重复使用。提供无流路分析方法，配合各种现成的浸入即读生物传感器，可直接检测特定蛋白和其他生物分子―甚至是在细胞培养上清液和裂解液等复杂混合物中。
诺坦普（NanoTemper）
2010年，NanoTemper推出基于微量热泳动技术的Monolith NT.115，2014年推出自动化的Monolith NT. Automated，2019年推出Dianthus NT.23，2020年推出全面升级后推出新一代Monolith，2022年更是推出两款重磅产品。
基于光谱位移技术的Dianthus分子互作仪
首先是4月推出的Dianthus——首个使用光谱位移技术(Spectral Shift)的亲和力筛选平台。检测流程相当简单，只需要对其中一个分子进行荧光标记，然后将其与梯度稀释的配体混匀。在用590nm的光激发样品后，仪器会同时监测双波长（650nm和670nm）下配体结合引起的光谱位移，通过双波长的荧光强度比值与配体浓度拟合，仅需1分钟即可精确计算样品间的kd值。Dianthus的亲和力检测范围从皮摩尔级（pM）到毫摩尔级（mM），33分钟内一次性完成 384 个样品亲和力检测，24h内筛选4150-8300个样品。
此外，Dianthus在可控平衡状态的溶液中检测，避免固定对样品的影响。在表征三元复合物时，二元复合物处于稳定状态，非常适用于PROTAC项目。检测不依赖于分子量，无需担心分子量过低而漏掉有价值的hits。样品均在溶液中独立检测，筛选共价结合配体时无需昂贵的耗材和繁琐的操作。基于微孔板检测，无微流控系统，无需清洗维护。
分子互作检测仪Monolith X
10月NanoTemper再推出Monolith X，它同时具有光谱位移和微量热泳动 (MST)两种互为补充的生物物理检测方法，完全覆盖可能遇到的各类分子间相互作用。无需耗费时间进行方法开发即可获得高质量数据结果，且无需担心样品聚集或杂质干扰实验。
Monolith X实现24个样品的更高通量需求；更精确的温度控制，可获得更高质量数据；更灵活的检测方式，根据样品随意切换检测灵敏度；仅需数ng微量样品，对测定缓冲液没有限制；样品无需处理、自然条件溶液中直接测定，无需表面固定；无需蛋白纯化，直接在裂解液中进行试验。测定范围广从nM-mM，从离子，到病毒颗粒；速度快，10分钟之内即可获得亲和力数据，专家模式下仅需90s即可完成1个kd检测。
马尔文帕纳科（Malvern PANalytical）
GCI是由Creoptix AG（瑞士）开发。Creoptix公司于2022年1月加入马尔文帕纳科，成为旗下提供研究分子互作技术的子品牌。2022年6月，马尔文帕纳科在线发布了新品Creoptix WAVE分子相互作用仪，包括WAVE和WAVEdelta两个型号，拥有基于GCI的光学生物传感器，以及外置的微流控技术和基于Google AI 技术的自动化软件。
分子互作仪Creoptix WAVE
采用光栅耦合干涉（GCI）技术，WAVE系统具有超越传统SPR技术的检测灵敏度和时间分辨率。不同于SPR技术，Creoptix WAVE GCI产生的消逝波（evanescent field）仅在芯片表面与样品溶液接触，并延长了其与样品相互作用的长度，具有更低的信噪比(<0.015pg/mm2)。凭借WAVE的低检测限，可轻松获取无标记互作分子高精度的动力学速率，亲和常数及浓度数据；即使检测丰度较低的样品，仍可确保数据不失真。防堵塞设计微流控芯片适用于多种不同类型样品，确保样品活性和生物学特性，节约了纯化步骤所需时间以其他设备脱机、堵塞等问题可能耗费的时间。WAVE具有高时间分辨率，可准确表征解离速率大于10s-1的分子间相互作用的动力学。WAVE可灵活组合，兼容48，96，384板任意组合，120h无人值守运行。
全自动MicroCal PEAQ-ITC 系统
2015年马尔文推出手动 MicroCal PEAQ-ITC系统与新型全自动MicroCal PEAQ-ITC 系统。MicroCal PEAQ-ITC Automated 是一款可配置、低容量和高灵敏度的全自动等温滴定量热仪，可以提供无人值守的操作便利性。 可在一次实验中对所有结合参数进行直接、无标记的溶液内测量。其应用包括表征小分子、蛋白质、抗体、核酸、脂类和其它生物分子的分子间相互作用。 它也可用于进行酶动力学测量。特定包括：全自动化，可全自动运行的四块96孔板，智能化分析。多次滴定，单次滴定器加载，提高效率。仅用 10µg 蛋白质就可以灵敏地研究任何生物分子的相互作用。一次实验测定所有结合参数：亲和力 (KD)、化学结合计量比 (n)、焓变 (ΔH) 和熵变 (ΔS)。数据质量，亚毫摩尔到皮摩尔分解常数（10-2 至 10-12 M）。
布鲁克
Sierra SPR-32 Pro表面等离子共振仪
2018年6月，Bruker先推出Sierra SPR-32，2022年推出Sierra SPR-32 Pro表面等离子共振仪。
Sierra SPR-32 Pro可实现从初始筛选到动力学精细表征，其高灵敏度源于结合了成像表面等离子共振（SPRi）技术、高强度激光源、高速光学扫描、在高强度激光源下使用高速相机，从而每次扫描测定到更多的共振。带来的好处在于，当测定如分子片段或小分子结合实验等微小信号变化的时候，可以获得 0.02 RU（RMS）的信噪比及更高的准确度。该仪器具有高通量，8 通道 Χ 4 检测点分析阵列可在 24 小时内分析 13,200 个分子间相互作用，每天可分析超过 4400 个样品，扣除空白对照可分析超过 13,200 个结合反应，涉及应用包括表位表征、抗体、分子片段或小分子筛选；可以根据分析所需的性能、灵活性及应用范围，可灵活选择 1 到 8 针的进样通道；通道内的对照位点设计，可以将所需的分析周期减少一半，提高数据质量的同时，减小多次样品前处理而带来的数据差异性。Sierra SPR 控制软件，结合了硬件系统的灵活性，采用 “ 即拖即用 ” 的方法编辑界面，简单易用。
堀场（HORIBA）
SPRi-OpenPlex将等离子体共振技术和微阵列芯片技术进行结合，可以一次获取百种生物分子相互作用的信息，这种测量方式突破了传统通道式测量的局限，特别适用于快筛及实时成像的应用需求。适用于各类小分子化合物、多肽、蛋白质、寡核苷酸和寡聚糖直至类脂、噬菌体、病毒和细胞等生物体系的免标记分析，广泛用于蛋白质组学研究，癌症研究，新药研发，信号传递，多分子复合物的结构和组装，分子识别，免疫调节，免疫测定法，疫苗开发，瞬时结合，配体垂钓，结合特异性，结构与功能的关系，酶反应等应用领域。
SPRi-OpenPlex灵活式表面等离子体共振成像系统
SPRi-OpenPlex灵活式表面等离子体共振成像系统（生物分子相互作用仪）是一款免标记、多通道生物分析和研究的理想工具。该系统可实时监测相互作用并获得动力学参数。开放式结构设计，适用于多种应用需求。
伯乐（Bio-rad）
ProteOn XPR36
Bio-Rad在2012年即推出ProteOn XPR36 蛋白质相互作用阵列系统，它基于表面等离子体共振光学生物传感器，可提供有关蛋白质相互作用的亲和性、特异性和动力学的实时数据。通过使用独特的复合式 XPR™ 技术，该系统可以生成一个 6 x 6 阵列的相互作用芯片，能同时分析最多 6 个分析物和 6 个配体之间的相互作用。ProteOn XPR36系统可一次实验，在一块芯片上可分析多达 36 个不同的蛋白相互作用，在单个实验中进行完整的动力学分析，同时并行测量各种试验条件，能高通量地筛选样品。ProteOn XPR36系统主要应用于抗体的特征和研发、大分子和小分子药品研发、蛋白-蛋白相互作用分析及蛋白质结构和折叠的分析。
Gator Bio
Gator Bio是BLI技术的发明人、华人科学家谭虹博士于2017年创立。他在第一代BLI技术的基础上进行了多次技术迭代，将新一代BLI技术（以下简称NGB，即Next Generation BLI）加载到一根探针上，开发出Gator系列非标记生物分子分析系统，该系统与运行无数应用程序所需的所有仪器、软件和耗材完全集成，申请了 90 多项专利。NGB克服了原有技术的缺陷，并提高了检测灵敏度，实现从小分子、核酸，到蛋白质、细胞的无标记、实时分子互作检测，被广泛应用于新药研发和生命科学研究。
GatorPlus分析仪
2019年3月，Gator Bio推出了首款仪器GatorPrime非标记生物分子分析仪和多种生物传感器。2021年1月，Gator Bio又推出了升级版GatorPlus分析仪；其主要优势在于可选择使用96 孔或 384 孔微孔板；增强了基线稳定性；延长了walk away时间；为复杂样品的检测提供更快速、更准确的实时分析数据，在 >6 小时的无人值守时间内，只需很少的动手时间即可获得丰富的数据集。Gator® Plus针对各种生物分子的表征进行了优化，包括小分子，抗体和其他蛋白质。Gator® Plus可以增强基线稳定性，为最复杂的对的准确分析提供高质量的数据。凭借更高的信噪比，Gator® Plus可以轻松测量pM亲和力对。
Gator® Pro仪器
2023年1月，Gator Bio推出Gator® Pro，专为快速，自动化，高通量分析而设计。32 台光谱仪可对多达 32 个样品进行高频并行测量，3 个样品板可自动采集每批 1152 个样品，可是说是吞吐量最高的仪器。而且Gator® Pro仪器延长无人值守时间，同时提供快速、可重现和高质量的数据。
怀雅特（Wyatt Technology）
2023年2月，沃特世宣布计划以13.6亿美元现金收购光散射和场流分离公司Wyatt Technology。该收购预计将于第二季度完成，帮助沃特世建立生物分析表征业务。Wyatt是公认的在光散射领域的领军企业，在40多年前推出了第一台商品化的使用激光作为光源的光散射仪器。
Calypso生物大分子相互作用分析仪
Calypso是一个以组分-梯度多角度光散射（CG-MALLS）为基础的生物大分子间相互作用分析系统，可以快速、自动、无损、定量地表征大分子间的相互作用，具有重复性高、灵敏度高及无需样品修饰等诸多优点。
CG-MALS利用分子量的变化测定分子间的相互作用。溶液中大分子的散射光强依赖于物质的浓度C和重均分子量Mw，分子间发生复合，Mw则增加。例如，若所有的蛋白质分子以二聚体形式出现，则散射光强也会增倍。对于可逆的聚集，蛋白与单体蛋白复合的比例会达到一个平衡值，这个值依赖于每种蛋白初始的浓度和缓冲液的条件。不同的组成和浓度会导致Mw不同。检测器为多角度光散射检测器或UV检测器。通过分析一系列不同组成和浓度的光散射结果，可以确定所发生的聚集形式、各自的结合亲和力Ka、结合和解离平衡常数。Calypso系统自动化配制比例溶液，将样品配制、输送及数据的采集和分析集合于一体，保证实验重复性。Calypso系统无需对样品进行修饰（荧光标记、固定化等），且在溶液环境中测量，最大程度保证样品的天然状态，且样品方便回收。
该系统可以分析分子间的特异性及非特异性相互作用，聚集或解离的动力学等。对于分子间的特异性相互作用，Calypso可以测定其自聚作用及不同样品分子间的异聚作用，得到平衡解离常数Kd及反应的化学计量数。对于非特异性相互作用，可以测定其维力系数，并判断分子间的作用力及强度。此外，Calypso还可以测定反应的动力学，样品的重均分子量及均方根半径等重要分子信息。
Biosensing Instrument公司
美国生物传感仪器公司BiosensingInstrument（BI）从2004年起在NIH的资助下一直致力于研制新一代的SPR仪，推出了BI-2500（3通道）和BI-4500（5通道）系列SPR，其创新性的设计和可互换式的分析模块使同一台仪器既可进行生命科学研究，又可进行电化学及气相下的分析检测。
BI系列可进行多模式SPR实验：液体进样，电化学，气相
SPRm 200表面等离子体共振显微镜
SPRm 200是一款细胞原位分子互作动态分析系统，巧妙地将表面等离子体共振技术和光学显微镜结合为一体，体外测量单个细胞在其天然环境中的结合反应和动力学。SPRm200无需对观察目标进行标记，可以实时定量地进行检测，并且可同时可视化观察细胞结构和局部结合活性。此外无需提取细胞膜蛋白，即可在正常活细胞状态下观察和测量药物和膜蛋白的实时相互作用。膜蛋白占目前药物靶标的一半以上，因此能够获得体外测量可加快药物和疫苗的开发。样本容量为384*2，具有5条通道，进样体积最低为1μL。
Nicoya
Nicoya life 成立于 2014 年，是滑铁卢大学科技孵化器重点培养的纳米科技公司，并获得加拿大政府创新资金支持。Nicoya life 致力于纳米光子学基础上的传感器技术研究，并推出创新 LSPR 专利技术。
OpenSPR和OpenSPR-XT分子相互作用分析仪
2015年Nicoyalife推出OpenSPR，采用局域表面等离子共振LSPR技术，以纳米金颗粒作为传感器，相对于传统SPR技术所采用的持续金膜而言，具有更加简单稳定的光学性能、低成本的芯片制备方法、最小化的背景干扰以及强大的光谱变化数据分析，不但实验成本低、而且灵敏度高、稳定性好、易操作。2016年，Nicoyalife公司又为科研及工业用户最新推出了一款全自动、高通量的分子结合动力学SPR分析仪---OpenSPR-XT，采用全自动96/384孔上样，高通量地保证24小时自动运行。
Alto：采用数字微流控DMF的分子相互作用分析仪
2020年1月，Nicoya推出Alto，是世界上头一个整合数字微流控(DMF)、人工智能(AI)及纳米技术为一体的全自动LSPR系统，具有很多优势。低样品量：DMF技术能准确控制0.35uL液滴，完成一轮亲和力实验只需2uL样品，比传统SPR样本体积低500倍。高通量：16通道，一块卡盒一次可检测16个配体，150个分析物，获得1600个检测数据，兼容机械手臂，实现24*7小时无间断运行。DMF消除了对任何物理泵、阀门或管子的需求，取而代之的是与标准孔板外形兼容的低成本一次性滤芯，因此易操作、易维护。
BioNavis
芬兰BioNavis公司成立于2006年，2008年开发出SPR仪器，2015年推出下一代MP-SPR 多参数表面等离子共振分析仪。MP-SPR与传统SPR最大的区别在于光学方面，传统SPR的光学测量仅集中于非常窄的θ角范围内，而创新MP-SPR能够扫描很宽的θ角范围(几十度)，凭借其独特的光学配置，可以获得完整的SPR曲线，应用场景从小分子、核酸、多肽、蛋白质等生物分子间作用力研究，扩展到纳米颗粒、层和涂层、生物材料等生物物理学和生物材料学研究。气体和液体环境中均可测量，兼容细胞培养液或血清等复杂介质；适用于生命科学和材料科学的多功能研究；开放式设计和定制化功能（如荧光、电化学）。
MP-SPR Navi 410A KAURIS 多参数表面等离子体共振分析仪
2020年BioNavis推出带7样品瓶全自动型号Navi 410A KAURIS。它基于真实角度测量的SPR装置，并配备旋转激光和检测器。具有极其广泛的角度测量范围：40° -78°，真实角度分辨率：0.001°。4通道的同时测量结合7个样品的自动液体处理，一次扫描包括两种环境：气体和液体。在角度扫描MP-SPR 模式下，通过扫描一系列角度，提供完整的SPR曲线和多个参数。几个感应图谱可以从完整的SPR曲线中提取出来，比如PureKinetics™。
英柏生物（Inter-Bio）
英柏Inter-Bio(北京英柏生物科技有限公司) 成立于2013年，于2019年推出我国第一台自主研发的商业化表面等离子共振SPR分析仪MI-S200，实现了核心零部件的100%国产化，并获得2019年 “BCEIA金奖”；2021年年底推出全新升级产品MI-S200D SPR。2022年1月，英柏Inter-Bio独家首创推出了定制化的SPR技术产品--在线蛋白活性检测仪Lark-10，与液相色谱联用，同时实现复杂样本的色谱分离与亲和检测。
生物大分子相互作用仪MI-S200D
MI-S200D SPR整体性能稳定，亲和力测定数据结果重复可靠，并自主研发具有完全自主知识产权的动力学分析核心算法。研究者在英柏MI-S200D SPR上测定冠状病毒刺突蛋白（Spike Protein）受体结合结构域（RBD）与宿主细胞受体ACE2的结合亲和力，KD≈0.2nM，与文献中Biacore S200（Cytiva灵敏度最高的产品）上获取的数据非常相近。作为国产替代产品，MI-S200D性价比更高，自主研发的配套生物芯片等耗材、更加皮实耐用的微流路系统都极大降低了用户的使用成本。
量准医疗（Xlement）
量准（上海）医疗是由华中科技大学刘钢教授创办，首创了三维NanoSPR技术。NanoSPR以纳米微阵列生物芯片为检测基质，通过检测NanoSPR芯片的共振反射或吸收峰强度变化来测定分子互作，这一点区别于传统的基于SPR入射光角度变化的技术。三维基膜的芯片将信号放大了千倍以上，检测灵敏度更高，同时复杂的光路系统变成了简单的LED光源和光电二极管，大幅降低成本。量准的分析互作仪和耗材的价格只有传统SPR的1/10，不仅可用于科研和生物制药，还可扩展到临床IVD，潜在还可扩展到民用市场。
WeSPR100兼具SPR仪与酶标仪两种检测功能
2021年，量准推出第一代WeSPR100多功能分子检测仪，兼具SPR仪与酶标仪两种检测功能，采用8通道，96微孔板，互作分子量最低检测下限为5KD。该仪器性价比极高，操作简便灵活，极大地降低了小型制药公司、研发机构或其他小型实验室购置门槛和使用成本。
WeSPR One分子互作分析仪
2022年，量准推出第二代桌面式WeSPR One分子互作分析仪，双通道模式、分子量最低检测下限为150 Da。它将先进的光学传感检测器、精致的管路系统、多样化的芯片传感器和强大的数据分析软件结合在一起，通过双流道检测方式最快10min即可准确测定分子亲和力。
WeSPR HT96高通量分子互作+酶标仪
2022年底，量准还推出了第三代WeSPR HT96全自动多功能分子检测仪，仍是一台兼具SPR与ELSA两种检测功能的全自动多功能分子检测仪。一次同时做96个检测，采用加样即读，无管路结构设计，无需清洗管路，全自动进行。将先进的光学传感装置、高性能机械模块组件、多样化的芯片传感器和强大的数据分析软件结合在一起，满足一机多用，全自动，高通量，多场景使用。
【结束语】
30多年前，SPR第一代商用分子互作仪的出现，披荆斩棘地推广，终于迎来市场全面爆发。此后众多新技术都与最早的SPR技术性能对比。在速度、通量、灵敏度、测定分子量下限方面，Biacore系列都有综合的出众表现，但其价格过分昂贵。中国人谭洪的BLI技术给市场注入了新鲜血液，但追溯往昔BLI诞生之初，中国没有成熟的资本市场，新技术拱手送给了国外，如今Octet系列已形成强大竞争力。新Gator成立后，迎来中国高瓴和红杉的领投；目前的英柏和量准亦均获投资。所以，分子互作的初始赛道上，中国人已经有了强大声音。
除了SPR技术、BLI技术及其衍生的LSPR、SPRi、MP-SPR、NanoSPR甚至CGI等，利用非固定、溶液混合直接测定的代表是Nanotemper的MST/光谱位移和WYATT的CG-MALLS，这些技术显而易见的好处是简单、快速、高灵敏度、测定分子量几乎无下限。当然，如果能够进入药典和新药审批，就更好了。
在数百万一台的分子互作仪市场上，量准直接把价格降低到原来的1/10，这种层面的攻击将扩大潜在市场到更大的场景，是否得到市场认可还需时间检验。