XT 光学技术是 Gator 区别于竞争对手的核心优势

作者： Benjamin Osborn, PhD; Anuja Patil, MS; Indrani Chakraborty, PhD

什么是 BLI 生物传感器？

生物传感器是一种利用生物分子检测特定目标物的检测工具。这些用于检测的生物分子（本文称为“捕获分子”）包括细菌蛋白（如 Protein A）、抗体/VHH 以及适配体等，每种捕获分子都能够选择性地靶向特定分子。这使得生物传感器能够区分含有目标分子的样品与不含目标分子的样品。

生物膜干涉技术（Biolayer Interferometry，BLI）则将这种选择性结合过程转化为可检测的信号。BLI 技术的发明者、Gator Bio 首席执行官谭洪发现，当白光传输至光纤末端时，光纤末端的一小层生物分子（即“生物层”）会将光反射回光纤中。随后，光谱仪可以检测这一反射光。

单独的反射光并不能形成有效信号，但在生物传感器远端加入一个参考层后，两个反射光（生物层反射光和参考层反射光）会相互干涉，从而改变反射光信号。初始干涉图谱如图 1 中浅灰色曲线所示。

我们可以观察到，部分波长的光信号被增强，这是因为光在生物层与参考层之间往返传播的距离与这些波长相匹配，从而产生相长干涉（constructive interference）。类似地，当光的往返传播距离等于半个波长时，则会产生相消干涉（destructive interference）。

图 1： 抗体结合到生物传感器表面后，如何改变可见光范围内干涉光谱的示意图（示意图已放大处理）。初始参考干涉光谱如灰色曲线所示；随着更多生物分子结合到传感器表面，干涉光谱中的峰值会向红外方向移动。该光谱位移会被绘制为随时间变化的传感图。图 3 和图 5 中展示了传感图示例。

随着配体结合到传感器表面，干涉光谱中的峰值会向更长波长方向（红移）移动。分子结合会增加生物层的光学厚度，即生物层实际厚度与折射率变化的乘积，因此反射光完成一次往返传播所经过的光程会略微增加。仪器会将这一光学厚度变化以纳米（nm）为单位报告为“nm shift（纳米位移）”。由于光学厚度与传感器表面累积的物质量成正比，因此 nm shift 可以直接反映累积在表面的生物分子量。

Gator XT 生物传感器有何不同？

XT 生物传感器光学技术是 Gator BLI 区别于现有 BLI 技术的关键优势，可显著提升检测灵敏度和整体性能。

当谭洪博士重新审视 BLI 技术并创立 Gator Bio 时，他希望解决一个在 BLI 技术早期发展过程中发现的问题。他发现，基于结合到传感器表面的分子尺寸来看，实际获得的信号远低于预期。这是因为传统生物传感器设计中，对生物层反射光的收集效率低于对参考层反射光的收集效率。虽然对于第一代 BLI 仪器而言，较低的灵敏度并未成为主要问题，因为其应用重点主要集中于大分子定量和结合动力学分析，但第一代 BLI 生物传感器仍然存在进一步优化的空间。

因此，当谭洪博士再次回到这一问题并创立 Gator Bio 后，Gator 团队重新研究了这一信号差异问题。我们的工程师能否捕获更多来自生物层的光信号？能否仅通过优化光学设计来提升 BLI 生物传感器的性能？在接下来的几年中，Gator 团队对生物传感器表面进行了全面重新设计，最终开发出一套专有工艺，显著提升了生物层反射光返回仪器的效率。简单来说，这些改进使更多来自生物层反射的光能够进入光纤并传输至光谱仪，从而提高信号强度（见图 2）。

图 2：传统生物传感器（上）与 Gator XT 生物传感器（下）的示意图对比。请注意，XT 生物传感器能够捕获更多反射光，因此来自蛋白层（橙色）的总反射信号具有更高的振幅，并产生更大的相位变化（nm shift）。因此，XT 生物传感器能够为每个结合分子提供更高的信号响应。

由于生物层反射光的强度得到提升，干涉光谱中的 nm shift（纳米位移）相较于传统 BLI 生物传感器可提升约 3 倍。图 3 展示了采用传统链霉亲和素（Streptavidin）BLI 生物传感器与搭载全新光学优化技术的 Gator SA XT 生物传感器之间的直接对比结果。从这一单次实验中即可清晰体现两者在灵敏度和性能上的差异——采用传统 BLI 光学设计时，观察到的负载位移（loading shift）仅为 3–4 nm，而采用 Gator XT 光学技术后，负载位移提升至 12 nm。这一性能提升可直接在基础型号 Gator Prime 仪器上实现（该仪器在搭载 XT 光学技术的生物传感器推出数年前即已上市），无需对仪器硬件或软件进行任何重新设计。

图 3：传统 BLI 链霉亲和素传感器与 Gator Streptavidin XT 生物传感器对比。虽然 Streptavidin XT 生物传感器产生的响应信号显著增强，但抗原结合的 k_on（结合速率常数）保持不变。

灵敏度提升是否也意味着噪声增加？

采用 XT 光学技术的生物传感器所产生的噪声仍远低于仪器规定的 4 皮米（picometer）RMS 噪声标准，而其灵敏度提升带来的优势远远超过了这轻微的噪声增加。以实际测试为例，我们针对 20 多种 His 标签蛋白构建的样本体系，对比测试了抗 His XT（HIS XT）生物传感器、第一代 BLI 抗 His 生物传感器以及 Gator 传统 Anti-His 生物传感器的性能（见图 4）。与第一代 BLI 技术相比，HIS XT 的总信号平均提升超过 11 倍。此外，部分蛋白在第一代 BLI 生物传感器上完全无法实现结合检测，这表明问题不仅仅在于信噪比（signal-to-noise ratio），而在于传统技术甚至可能无法检测到有效信号。

图 4：每种生物传感器在 20 种不同 His 标签蛋白上的典型 2 分钟结合实验中的结合活性对比。

这种灵敏度提升来源于两项同步升级：一是 XT 光学技术本身的优化，二是采用了 Monod Bio 基于 anti-His NovoBody™ 技术开发的新型捕获分子。二者结合，使 Gator HIS XT 实现了 11.3 倍的信号提升，同时并未带来明显的噪声增加。值得注意的是，Gator XT 生物传感器带来的信号增强，源于更先进的光学技术和更优的捕获分子设计，而不是依赖提高采样速率或信号平滑算法。

为什么噪声不会随着信号同步增加？干涉光谱中产生显著波长偏移的主要原因，是传感器表面形成了一层均匀分布的生物分子层，该分子层能够产生清晰、一致的光程变化。相比之下，噪声主要来源于传感器表面的瞬时性和非均匀性变化，由于这些随机事件缺乏一致性，对干涉信号偏移的贡献较弱。

这正是 XT 平台的重要优势所在：通过增强生物层产生的有效信号，XT 生物传感器能够放大真实的分子结合响应，而不会同比放大表面噪声。最终，系统获得更高的信噪比，并能够更精准地解析弱结合或低水平结合事件。未来，我们将在关于 XT 平台光学原理的专题文章中，进一步深入探讨这一技术背后的物理机制。

XT 光学技术是否能够帮助研究更小的分析物？

尽管噪声本身是非相干的，但 XT 光学技术带来的信号增强能够有效放大相干性的信号变化。图 5 展示了一组实验数据，该实验在 Gator Pivot 仪器上进行，使用 SA XT 生物传感器检测一种 2 kDa 的多肽分析物。实验采用 Peltier 温控模块，在 20°C、400 RPM 搅拌条件下完成 16 通道检测。得益于 XT 技术带来的灵敏度提升，即使针对仅 2 kDa 的小分子分析物，系统仍实现了超过 200 的信噪比。

图 5A：完整传感图谱，展示了以 150 kDa 二聚体作为配体、2 kDa 多肽作为分析物时的结合过程。图 5B：分析物结合信号及动力学拟合结果。在多肽结合实验中，分析物产生的 0.8 nm 波长偏移信号对应超过 200 倍的信噪比。XT 光学技术能够提升响应信号，同时不会同步增加噪声水平。

除了提升对小分子分析物的检测灵敏度外，SA XT 生物传感器还结合了先进光学技术与独特的捕获分子设计，针对大分子分析物进行了优化。在 SA XT 生物传感器中，我们采用交联型链霉亲和素修饰传感器表面，去除了传统表面结构中的三维基质层，从而减少了对大分子分析物进入传感器表面的阻碍，例如脂质纳米盘等较大尺寸分子。凭借更高的检测灵敏度以及对不同尺寸分子更广泛的兼容性，SA XT 成为一种用途广泛、适用于复杂实验条件优化和问题排查的通用型生物传感器。该产品推出后很快成为 Gator Bio 最畅销的生物传感器之一。SA XT 生物传感器已被广泛应用于多个研究领域，包括核酸分析 ^[1]、AI 驱动的蛋白质工程 ^[2]、多糖-蛋白相互作用研究 ^[3] 等。更多应用案例可访问我们的文献引用页面，搜索 Streptavidin XT 或 SA XT 了解更多信息。

XT 生物传感器还有哪些应用案例？

Gator Bio 的 XT 光学技术创新并不会增加传感器表面的结合位点数量，而是通过提升单个分子产生的信号响应来实现信号增强。这意味着 XT 光学技术可以应用于各种不同类型的捕获分子。基于 XT 光学平台，Gator 已开发出多种高性能生物传感器，无论您的实验流程和应用需求是什么，都有可能找到搭载 XT 光学技术、满足您需求的生物传感器。

Strep-Tactin XT

Gator 的 Strep-Tactin XT 生物传感器采用经过工程化改造的链霉亲和素分子——由 IBA Lifesciences 授权的 Strep-Tactin XT 作为捕获分子，用于固定带有 twin-strep 标签的蛋白质（标签序列：SAWSHPQFEKGGGSGGGSGGSAWSHPQFEK）。Twin-strep 标签由两个 Strep-Tag II 序列（SAWSHPQFEK）串联组成，可与 Strep-Tactin XT 四聚体以皮摩尔级亲和力结合，因此非常适用于快速捕获和动力学分析。此外，该传感器支持最多 10 次再生，可用于复杂的多循环检测实验。需要注意的是，仅包含单个 Strep-Tag II 标签的蛋白无法在 Strep-Tactin XT 表面实现稳定结合。对于仅带有单个 Strep-Tag II 标签的分子，Gator 提供专门的 anti-Strep-Tag II 抗体生物传感器。

Strep-Tactin XT 生物传感器源自 Gator 于 2023 年开展的定制化生物传感器开发项目。基于 XT 光学技术带来的性能提升，Strep-Tactin XT 生物传感器能够直接从无细胞表达体系中捕获配体，特别适用于 AI 驱动的发现流程。在此类工作流程中，XT 光学技术能够提升对小尺寸靶标分子的检测灵敏度。近期，多项 AI 驱动的发现研究以及结合分子表征预印本研究均采用了 Strep-Tactin XT 生物传感器 ^[4-6]。更多应用案例可在我们的页面搜索 Strep-Tactin XT 查看。

Mouse Fc XT（MFC XT）

Mouse Fc XT 相比传统 Mouse Fc 生物传感器实现了显著提升。除了具备 XT 光学技术带来的信号增强优势外，MFC XT 还采用了纳米抗体捕获分子，具有更快的结合速率（on-rate）和更高的亲和力，可实现更快速的杂交瘤库筛选以及高通量动力学分析。由于 MFC XT 能够产生更高的单位分子信号，传统 Mouse Fc 传感器上仅产生微弱信号甚至无法检测的低表达克隆，在 MFC XT 上通常能够呈现清晰、明确的阳性信号，从而帮助研究人员发现原本可能被遗漏的弱阳性克隆。有关 MFC XT 生物传感器在杂交瘤筛选中的应用详情，可下载相关应用说明。

Anti-His XT（HIS XT）

我们此前已在相关技术文章中详细介绍 HIS XT 生物传感器的开发历程。HIS XT 生物传感器结合 XT 光学技术优势，并搭载 Monod Bio 基于 AI 设计的新型 HIS XT NovoBody™ 捕获分子，可高亲和力结合多种 His 标签蛋白。HIS XT 也是目前高通量 Fc 受体研究领域表现优异的生物传感器之一，主要得益于以下两个优势：1. 捕获分子本身不含 Fc 区域，因此不会引入 Fc 相关干扰；2. XT 光学技术通过提升单分子信号响应，使研究人员无需在传感器表面加载大量分子即可获得高质量信号，从而提高这类具有挑战性的 Fc 受体相互作用动力学分析的准确性。有关如何使用 HIS XT 开展 Fc 受体研究的详细实验流程，可下载我们针对 CD32/FcγRIIa 相互作用研究的应用说明。

Regen SA（RSA）

Regen SA 是 Gator 最新推出的一款生物传感器，采用经过工程化设计的链霉亲和素表面，可通过简单的两步流程实现完全再生。与不可重复使用的 SA 类生物传感器相比，RSA 可实现最高 4 倍的信号提升，并将单次相互作用检测成本降低至最高 8 倍。凭借可重复使用的结合表面以及优异的一致性表现，Regen SA 非常适用于基于生物素化分子的高通量筛选流程，或需要重复使用相同传感器表面以确保实验一致性的应用场景。

采用 XT 光学技术的其他生物传感器

虽然许多产品名称中已明确标注 XT 标识，但 Gator 的其他部分生物传感器在设计中同样融入了 XT 光学技术。以下是目前采用 Gator XT 光学技术的完整生物传感器列表：

除上述产品外，Gator 还支持根据客户需求定制搭载 XT 光学技术的专用生物传感器。如需了解更多关于定制化生物传感器项目的信息，请联系我们的团队。

使用 XT 光学技术后，我是否需要调整实验策略？

BLI 实验的基本操作原则依然适用于 XT 光学技术。然而，XT 生物传感器在以下四个方面能够为实验带来显著优势：

1. 通常情况下，BLI 实验建议在获得足够信号响应的前提下，尽可能减少配体分子的加载量。由于      Gator XT 光学技术可将信号增强约 3 倍，您可以在保持熟悉的波长偏移范围（nm shift）的情况下，将传感器表面的配体加载量降低约 3 倍，同时不会影响对分析物结合事件的检测灵敏度。对于易受传质限制或多价效应影响的应用，例如 Fc 受体研究，这一优势尤为明显（详见 HIS XT 用于 Fc 受体研究的应用说明）。

2. 更高的检测灵敏度也为小分子分析物研究提供了更大的灵活性，使您能够检测低至 2 kDa 的分析物。对于多肽等小尺寸分子，可以根据实验需求加载足够量的配体，以获得清晰可解析的结合信号。

3. 对于皮摩尔级高亲和力结合分子，更高的可测解离信号有助于准确计算解离速率常数（k_off）。使用 XT 生物传感器时，即使参与结合的分子数量保持不变，由于信号响应更强，在解离过程中从传感器表面释放的信号变化更加明显，因此能够更清晰地观察缓慢解离过程。这有助于提升动力学拟合软件在分析慢解离动力学数据时的准确性。

如何在自己的实验室中比较 XT 生物传感器与标准 BLI 生物传感器的差异？

Gator XT 生物传感器仅适用于 Gator 仪器平台，无法兼容其他厂商的 BLI 仪器。如果您希望了解 Gator XT 生物传感器如何提升实验数据质量，欢迎联系我们的团队，我们可以安排在您的实验室进行产品演示。

参考文献

[1] Lee, C.-C., Hsu, S.-F., Chang, Y.-W., Ho, M.-R., Sugiyama, H., Wang, W.-C., & Wang, A. H.-J. (2026). Structural basis of B-to-Z DNA transition mediated by an anti-Z-DNA antibody. Nucleic Acids Research, 54(5). DOI: 10.1093/nar/gkag160. Full text: academic.oup.com/nar/article/54/5/gkag160

[2] Zhu, Y., Liu, H., Qu, F., Qu, C., Wang, Y., Yao, J., Li, K., Wang, Z., You, S., Hua, L., Ge, C., Yao, H., & Li, T. (2025). De novo binders overcome the MMLV RT stability-activity trade-off. iScience, 28(12), 114140. DOI: 10.1016/j.isci.2025.114140

[3] Xiao, R., Zhou, W., Peng, J., Cai, S., Xie, J., Liao, W., Li, S., Ding, K., & He, F. (2025). AJDW, polysaccharide from Albizia julibrissin, binds to PI3K and induces cell cycle arrest and ROS-mediated pancreatic cancer cell apoptosis. Glycoscience & Therapy, 100003. DOI: 10.1016/j.glycos.2025.100003

[4] Stark, H., Faltings, F., Choi, M., Xie, Y., Hur, E., O’Donnell, T., Bushuiev, A., Uçar, T., Passaro, S., Mao, W., Reveiz, M., Bushuiev, R., Pluskal, T., Sivic, J., Kreis, K., Vahdat, A., et al. (2025). BoltzGen: Toward Universal Binder Design. bioRxiv. DOI: 10.1101/2025.11.20.689494

[5] Du, Y., Yu, B., Liu, T., Shen, T., Chen, J., Rittig, J. G., Sun, K., Zhang, Y., Song, Z., Zhou, B., Masschelein, C., Wang, Y., Wang, H., Jia, H., Zhang, C., Zhao, H., Ester, M., Head-Gordon, T., Gomes, C. P., Sun, H., Duan, C., & Schwaller, P., Jin, W. (2025). Accelerating Scientific Discovery with Autonomous Goal-evolving Agents. arXiv:2512.21782. Link: arxiv.org/abs/2512.21782

[6] Candido, S., Hayes, T., Derry, A., Rao, R., Lin, Z., Verkuil, R., Wu, B. Z., Lee, J. S., Bruguera, E. S., Keval, J. A., Kopylov, M., Pak, J. E., Wu, W., Thomas, N., Mataraso, S., Rives, A., et al. (2026). Language Modeling Materializes a World Model of Protein Biology. bioRxiv. DOI: 10.64898/2026.06.03.729735