表面プラズモン共鳴とは？

表面プラズモン共鳴（SPR: Surface Plasmon Resonance）とは、金や銀などの金属薄膜の表面に光を当てたとき、特定の条件下で光のエネルギーが金属表面の自由電子の集団振動（プラズモン）と結合し、光の反射率が急激に低下する光学現象です。

この現象が起きる仕組みを理解するには、まずプラズモンという概念が必要です。金属中の自由電子は格子全体で集団的に振動できます。この振動の量子がプラズモンであり、金属表面に局在するものを表面プラズモンと呼びます。光（電磁波）が特定の角度と波長でプリズムや回折格子を通じて金属薄膜に当たると、光の波数ベクトルと表面プラズモンの波数ベクトルが一致し、エネルギーが効率よく移行します。この状態が「共鳴」です。

SPRの重要な特性は、共鳴条件が金属表面ごく近傍の屈折率の変化に極めて敏感に反応することです。表面に分子が吸着すると屈折率がわずかに変わり、共鳴角がシフトします。このシフトをリアルタイムで追うことで、ラベルなしで分子の結合・解離を検出できます。

SPRの主な応用分野は以下のとおりです。

• 抗原と抗体の結合親和性測定（医薬品開発）
• タンパク質間相互作用の解析
• 病原体や毒素の高感度検出（バイオセンサー）
• 薬の候補化合物スクリーニング

SPRセンサーは標識（蛍光色素や放射性同位体）が不要で、リアルタイムかつ無標識で計測できる点が大きな強みです。現在はBIAcore社（現シトルバ）などのシステムが研究・製薬分野で広く普及しています。