La résonance plasmonique de surface est une méthodes de mesure de la liaison d'un "ligand" sur un "récepteur" adsorbé à la surface d'une couche métallique. Le système de détection est basé sur une variation de l'indice de l'interface quand le ligand se fixe aux récepteurs.
On utilise un prisme recouvert d'une très mince surface métallique (argent ou or). Il existe des plasmons de surface qui sont des ondes oscillantes de densité surfacique de charge qui se déplacent à la surface du métal. Ces plasmons (non radiatif) sont excités par la lumière atteignant la surface du métal. L'amplitude du champ électromagnétique I(z) décroit exponentiellement quand on s'éloigne de la surface (en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente). Ils ne peuvent en fait être excités que sous certains angles d'illumination (quand le vecteur d'onde de la lumière à la surface coïncide avec celui des plasmons de surface). Cela conduit à ce que la lumière réfléchie voit son intensité décroitre (ayant transféré de l'énergie aux plasmons). Il se forme donc un minimum profond dans l'intensité refléchie en fonctionde l'angle d'incidence q. Cet angle dépend très fortement du profil de l'indice de réfraction de la surface (nsurface) , dans l'épaisseur du champ évanescent proche de la surface. Le changement de la composition (adsorption ou desorption, fixation ou relargage) de l'interface change cet indice, ce qui conduit à un changement de l'angle de résonance. Des considérations théoriques montrent que q est proportionnel à la concentration de macromolécules en surface jusqu'à une concentration surfacique élevée de 50 ng.mm-2. Dans les appareils commerciaux, la surface est l'une des faces d'une cellule ou l'on peut faire circuler les liquides contenant le ligand (fixation) ou le solvant (relargage). On peut alors déterminer la cinétique de ces deux phénomènes.
Equation de formation et de dissociation des complexes.
On considère un "récepteur" R, adsorbé à la surface, et un ligand, L. On suppose une stoechiométrie de 1. On a donc:
dR / dL = kf L (Rtotal - RL) - kd RL et KD = kd / kf
Où kf, kd et KD sont respectivement les constantes de vitesse de formation et de dissociation du complexe et la constante de l'équilibre (dans le sens de la dissociation). Rtotal représente la capacité totale de fixation de L à la surface.
Le ligand est toujours en grand excès; il est donc constant. Comme il faut néammoins une forte concentration de R à la surface, la contribution du ligand libre en solution dans la zone utile est négligeable.
Le signal S dû à cet ensemble est proportionnel à RL; le signal maximum Ssat est lui même proportionnel à Rtotal et donc:
dS/dt = kf L Ssat - ( kf L+ kd) S .
On en déduit que: S(t) = Seq (1-e-kobs.t)
Avec kobs = kf f0+ kd .
Le signal à l'équilibre correspond à: Seq = Ssat L / [L +kd /kf ] = Ssat / [1 + Kd / L]
Si le ligand est retiré du milieu au temps t = t0 (en balayant sa forme libre par simple lavage), le complexe se dissocie selon une loi exponentielle, telle que le signal devient:
S(t) = S(t0) [1-expo[-kd(t-t0)]]
La figure ci-dessous résume les résultats obtenus. Il s'agit de ourbes calculées avec les données suivantes:
KD= 0,1 µM
kf = 0,1 µM-1.s-1
kd= 0,01 .s-1
Ssat= 1000
Les procédures de fixation des "récepteurs" sur la surface sont variées, selon leur nature et l'objectif poursuivi.
