JJF 2421-2026 表面等离子体共振生物分子相互作用分析仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF 2421—2026

表面等离子体共振生物分子相互作用

分析仪校准规范

2026‑06‑25 发布 2026‑12 ‑25 实施

国家 市场 监督 管理 总局 发布

表面等离子体共振生物分子相互作用分析仪校准规范

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归口 单位： 全国生物计量技术委员会

主要起草单位： 上海市计量测试技术研究院有限公司中国计量科学研究院

参加起草单位： 上海市食品药品检验研究院南京市计量监督检测院

北京英柏生物科技有限公司

本规范委托全国生物计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

李兰英(上海市计量测试技术研究院有限公司)王乐乐(上海市计量测试技术研究院有限公司)武利庆(中国计量科学研究院)

刘刚(上海市计量测试技术研究院有限公司)参加起草人：

秦峰(上海市食品药品检验研究院)

陈鸿飞(南京市计量监督检测院)

王彪(北京英柏生物科技有限公司)

引言

JJF 1071 《国家 计量 校准 规范 编写 规则》、 JJF 1001 《通用 计量 术语 及定 义》 和JJF 1059. 1 《测量不确定度评定与表示》 共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。

本规范参考了 ISO： 24465： 2023 《表面化学分析表面等离子体共振装置最低检测能 力的 测定》(Surface chemical analysis—Determination of the minimum detectability of surface plasm on resonance device) 等相关技术文件。

本规范为首次发布。

1 范围

本规范适用于基于表面等离子体共振原理的生物分子相互作用分析仪的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF 1001 通用计量术语及定义

JJF 1265 生物计量术语及定义

凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本规范 ; 凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本规范。

3 术语

JJF 1001、JJF 1265 中界定的及以下术语适用于本规范。

3. 1 表面等离子体共振 surface plasmon resonance ; SPR

通过测定全反射时临界角度的变化得到分子之间相互作用的技术。

注： 当入射光以临界角入射到两种不同折射率的介质界面时， 可引起金属自由电子的共振，由于共振致使电子吸收了光能量，从而使反射光在一定角度内大大减弱。使反射光在一定角度内完全消失的入射角随表面折射率的变化而变化， 而折射率的变化又和结合在金属表面的生物分子质量成正比。

[来源： JJF 1265—2022， 5. 17]

3. 2 表面等离子体共振角 surface plasmon resonance angle ; SPR angle使反射光在一定角度内完全消失的入射角。

4 概述

表面等离子体共振生物分子相互作用分析仪(以下简称分析仪) 工作时， 待测样品流过固定了一层生物识别分子的芯片表面， 样品中靶标分子能够与芯片表面的生物识别分子相互作用， 导致芯片表面折射率变化， 进而引起 SPR 角变化。SPR 角的改变与结 合在 芯片 表面 的生 物分 子质 量密 切相 关， 分析 仪通 过测 量 SPR 角的 改变， 绘制SPR 谱图和线性工作曲线， 就可以得到生物分子间结合的特异性、动力学(结合速率常数和解离速率常数)、 结合强弱(亲和力) 以及结合机理等信息。

分析仪主要由微流控系统、传感器芯片和光学系统 3 部分组成。

5 计量特性

分析仪的计量特性见表 1。

表 1 分析仪的计量特性

6 校准条件

6. 1 环境条件

6. 1. 1 温度： 15 ℃~30 ℃。

6. 1. 2 相对湿度： ≤85%。

6. 2 测量标准及其他设备

6. 2. 1 折射 率线 性校 准用 标准 溶液： 折射 率线 性校 准用 标准 溶液 折射 率标 准值 在1. 330~1 . 400 范围内均匀覆盖， 至少包含 5 个折射率水平， 可采用折射率溶液标准物质，相对扩展不确定度应不大于 5%(k= 2)， 且应避免选择对分析仪流路和芯片具有不利影响的标准物质，例如挥发性有机溶剂等 ;也可采用分析纯蔗糖来配制标准溶液，并利用折光仪测定其折射率标准值， 配制和定值方法参考附录 A， 校准前，需经 0 . 22 μm滤膜过滤。

6. 2. 2 蔗糖检测限校准用标准溶液： 应采用蔗糖纯度标准物质， 纯度不小于 99. 5%，扩展不确定度不大于 2%(k= 2)， 使用分析仪运行缓冲溶液配制成 10 mg/g 的蔗糖标准溶液， 配制方法参考附录 B， 校准前，需经 0 . 22 μm滤膜过滤。

6. 2. 3 电子天平： 分度值优于 0. 1 mg， Ⅰ 级。

6. 2. 4 折光仪：折射率测量范围： 1. 300 0~1 . 500 0，扩展不确定度优于 1×10-4(k= 2)。

6. 2. 5 芯片： 羧基化芯片。

6. 2. 6 运行 缓冲 溶液： 0. 01 mol/L HEPES， 0. 15 mol/L NaCl， 3 mmol/L EDTA， 0. 005%(体积分数) 吐温 20，pH=7 . 4。

7 校准项目和校准方法

7. 1 校准前准备工作

将分析仪各部分连接好， 启动分析仪和软件， 通过自检， 装载芯片，设置分析仪关键参数如下： 分析温度为 25 ℃ , 流速为 30 μL/min， 采用运行缓冲溶液冲洗流路通

道， 1 h 后待温度和光源稳定、流路通道冲洗干净后，方可进行校准。

7. 2 相对基线噪声和相对基线漂移

以运 行缓 冲溶 液为 样本， 开展 分析， 采集 基线 10 min， 记录 基线 中起 始点 值(H0)、 基线噪声最大值(Hmax) 以及基线噪声最小值(Hmin)， 按公式(1) 和公式(2)计算 10 min 内相 对基 线噪 声 (Nd); 按公 式 (3) 计算 10 min 内相 对基 线漂 移 (Ns)。对于具有多通道分析功能的分析仪， 以相对基线噪声和相对基线漂移最大值作为分析仪的相对基线噪声和相对基线漂移计量特性指标。

Hd = Hmax - Hmin (1)

式中：

Hd ——绝对基线噪声;

Hmax ——基线噪声最大值;

Hmin ——基线噪声最小值。

Nd ——相对基线噪声;

Hd——绝对基线噪声;

H0 ——基线中起始点信号值。

Ns ——10 min 内相对基线漂移;

Hs ——10 min 内基线偏离起始点绝对值最大信号值;

H0——基线中起始点信号值。

7. 3 折射率线性

采用至少 5 个折射率水平， 并且在折射率 1. 330~1 . 400 范围内均匀覆盖的折射率线性校准用标准溶液(见6. 2. 1)， 开展分析， 每一个折射率水平应重复进样 3 次，取 3次平均值作为每一个折射率水平的测量值， 将折射率测量值与标准溶液的标准值进行线性回归，按公式(4) 计算线性相关系数 r 作为仪器线性的表征。

r ——线性相关系数;

xi——第 i 个折射率水平的折射率标准值;

x —— 折射率标准值的平均值;

yi —— 第 i 个折射率水平的折射率测量值;

y —— 折射率测量值的平均值;

n —— 折射率水平的个数。

7. 4 蔗糖检测限

首先， 以运行缓冲溶液为样本， 开展分析， 采集基线， 记录绝对基线噪声(Hd);然后，将浓度为 10 mg/g 的蔗糖溶液标准物质(见6. 2. 2) 作为样品进样分析，应重复3 次，并计算平均值作为样品信号值。按公式(5) 计算蔗糖检测限。

D —— 检测限(最小检测浓度)， mg/g;

Hd—— 绝对基线噪声;

w —— 样品浓度，mg/g;

H —— 样品信号值。

7. 5 折射率重复性

将折射率约为 1. 340 的折射率标准溶液作为样本， 连续测定 6 次，记录信号值，按公式(6) 计算分析仪折射率重复性。

RSD—— 相对实验标准偏差;

ki —— 第 i 次测定的信号值;

—— 6 次测定的信号值的平均值;

n —— 测量次数。

8 校准结果表达

校准记录应尽可能详尽地记载测量数据和计算结果， 推荐的校准原始记录格式见附录 C。示值误差的测量不确定度应按 JJF 1059. 1 的要求评定， 不确定度评定实例见附录 D。经校准的仪器应出具校准证书， 校准证书应符合 JJF 1071— 2010 中5. 12 的要求， 校准证书内页格式见附录 E。

9 复校时间间隔

建议复校时间间隔不超过 1 年。 由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的， 因此送校单位可根据实际使用情况自主确定复校时间间隔。

附录 A

折射率线性校准用标准溶液的配制及其标准值的测定方法

A . 1 配制用试剂及设备

A . 1. 1 实验环境

温度：(15~30)℃ ;

相对湿度： 20%~80%。

A . 1. 2 试剂

蔗糖： 分析纯。

运行缓冲溶液： 包括 0. 01 mol/L HEPES， 0. 15 mol/L NaCl， 3 mmol/L EDTA， 0. 005%(体积分数) 吐温 20，pH=7 . 4。

A . 1. 3 仪器

电子天平： 分度值优于 0. 1 mg， Ⅰ 级。

折光仪： 测量范围 1. 300 0~1 . 500 0 ; 扩展不确定度优于 1×10-4(k= 2)。

A . 2 折射率线性校准用标准溶液

A . 2. 1 溶液的配制

配制质量分数约为 10 mg/g、50 mg/g、100 mg/g、150 mg/g、200 mg/g、250 mg/g的蔗糖溶液， 根据需要计算出应称取蔗糖的质量 Ws 及运行缓冲溶液的质量 Wa。用电子天平先称取滴瓶空瓶质量 W0，逐步移入分析纯蔗糖至瓶中，称量至 W1 = W0 + Ws，再逐 渐加 经过 0. 22 μm 膜过 滤的 运行 缓冲 溶液 至瓶 中， 称至 W2 = W0 + Ws + Wa，使其溶解混匀， 蔗糖质量分数 x 为：

A . 2. 2 溶液的定值

使用折光仪定值， 温度控制在 (25±0 . 5)℃范围内， 分别记录折射率， 测量 3 次取其平均值作为该溶液的折射率标准值。

A . 2. 3 溶液的储存

将该溶液置于冷藏处储存。每次使用该溶液前， 需对该溶液进行折射率标准值的测定，并与初次测定标准值进行比较，若相对误差大于 5%，则不能再使用。

附录 B

蔗糖检测限校准用标准溶液的配制方法

B . 1 配制用试剂及设备

B . 1. 1 实验环境

B . 1. 2 试剂

蔗糖纯度标准物质： 纯度不小于 99. 5%， 扩展不确定度不大于 2%(k= 2)。

B . 1. 3 仪器和玻璃量器

B . 2 蔗糖检测限校准用标准溶液

采用重量法配置 10 mg/g 蔗糖工作溶液， 准确称取蔗糖纯度标准物质 0. 2 g(精确至 0. 000 1 g) 于蓝盖瓶中， 再称取运行缓冲溶液 20 g(精确至0. 000 1 g) 于该蓝盖瓶中， 盖紧瓶盖，溶解并摇匀，得到 10 mg/g 蔗糖工作溶液，将该溶液置于冷藏处待用。

附录 C

校准原始记录参考格式

C . 1 基线漂移和基线噪声

C . 2 仪器折射率线性

C . 3 蔗糖检测限

C . 4 折射率重复性

附录 D

蔗糖检测限测量结果的不确定度评定示例

D . 1 测量模型

蔗糖检测限的计算公式为：

D (D .1)

D ——检测限(最小检测质量分数)， mg/g;

w ——样品的浓度，mg/g;

H ——样品信号值。

D . 2 不确定度来源

不确定度主要来源于以下 3 个方面：

a) 绝对基线噪声测量引入的不确定度， 用 3 次测量的标准偏差(极差法估算) 与测量平均值的百分数表示;

b) 样品浓度引入的不确定度，来源于标准物质相对标准不确定度;

c) 样品信号值测量引入的不确定度， 用 3 次测量的标准偏差(极差法估算) 与测量平均值的百分数表示。

D . 3 不确定度分量评定

D . 3. 1 绝对基线噪声测量引入的相对不确定度 ur ( Hd )

按公式(D . 2) 计算绝对基线噪声引入的相对不确定度 ur ( Nd )， 测量数据及计算结果见表 D . 1。

ur ( Hd )——绝对基线噪声引入的不确定度;

C ——3 次测量的极差系数1. 69;

Hd , max ——绝对基线噪声的最大值;

Hd , min ——绝对基线噪声的最小值;

Hd ——3 次绝对基线噪声平均值。

表 D. 1 绝对基线噪声测量引入的相对不确定度

D . 3. 2 样品浓度引入的相对不确定度 ur ( w )

D . 3. 2. 1 蔗糖有证标准物质的相对不确定度样 ur1 ( w )

由蔗糖纯度标准物质证书得到标准值 99. 7%， 扩展不确定度 0. 8%， 对应的包含因子 k= 2， 蔗糖有证标准物质的相对不确定度 ur1 ( w )计算见公式(D . 3)。

D . 3. 2. 2 仪器检测限校准用标准溶液配制过程的相对不确定度 ur2 ( w )

D . 3. 2. 2. 1 天平称量蔗糖有证标准物质产生的不确定度 ur ( m1 )

称量蔗糖纯度标准物质采取减量法。天平称量的不确定度来源为： 天平的不确定度和重复性引入的不确定度。

天平检定证书中最大允许误差±0 . 5 mg， 服从均匀分布， 标准分量应重复计算两次， 一次是空盘， 另一次为毛重， 因为每一次称重均为独立的观测结果， 天平示值允许误差引入的标准不确定度：

天平重复称量 10 次， 实验标准偏差为 0. 23 mg， 重复性引入的标准不确定度：

u2 ( m1 ) = 0. 23 mg

计算天平称量蔗糖纯度标准物质引入的标准不确定度：

则天平称量蔗糖纯度标准物质引入的相对标准不确定度：

D . 3. 2. 2. 2 天平称量运行缓冲溶液产生的不确定度 ur ( m2 )

称量运行缓冲溶液同样采取减量法。天平称量的不确定度来源为天平的不确定度和重复性引入的不确定度。

天平检定证书中最大允许误差±1 . 0 mg， 服从均匀分布， 标准分量应重复计算两次， 一次是空盘， 另一次为毛重， 因为每一次称重均为独立的观测结果， 天平示值允许误差引入的标准不确定度为：

天平重复称量 10 次， 实验标准偏差为 0. 51 mg， 重复性引入的标准不确定度为：

u2 ( m2) = 0. 51 mg

计算仪器检测限校准用标准溶液配制过程的相对不确定度 ur2 ( w )：

(D . 4)计算样品浓度引入的相对不确定度 ur ( w )：

D . 3. 3 样品信号值测量引入的不确定度 ur ( H )

按公式(D . 6) 计算样品信号值测量引入的不确定度 ur ( H )，测量数据及计算结果见表 D . 2。

ur ( H )——样品信号值测量引入的不确定度;

Hmax ——样品信号测量值的最大值;

Hmin ——样品信号测量值的最小值;

H ——3 次样 品信 号测 量值 的平 均值， 单位 采用 分析 仪检 测器 自身 的物 理量单位。

表 D. 2 样品信号值测量引入的相对不确定度

D . 4 合成标准不确定度

按公式(D . 7) 计算合成标准不确定度：

结果见表 D . 3。

表 D. 3 合成标准不确定度结果

D . 5 扩展不确定度

取 k= 2，仪器检出限的扩展不确定度为：

U = k × u c = 2 × 0. 001 5 mg/g = 0. 003 mg/g

附录 E

校准证书内页推荐格式

E . 1 校准证书内页

E . 2 校准证书校准结果页

参考 文献

[ 1 ] ISO 24465： 2023 Surface chemical analysis—Determination of the minimum detectability of surface plasmon resonance device .