凝膠成像是進行分子生物學和生物化學研究的必備儀器,主要用于常規核酸和蛋白質電泳結果的記錄和分析,雜交結果的分析,菌落計數等。整體來說,凝膠成像系統可應用于蛋白質、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸等生物分子的分離純化結果的定性和定量分析。英國UVItec公司于1996年成立,位于英國劍橋,專門提供高質量的紫外線設備,凝膠成像和分析系統(圖1)。該公司將自身經驗、技術專家意見和客戶反饋信息相融合,進而使紫外分析設備和凝膠數據分析系統處于世界領先地位。UVItec標配的凝膠成像軟件UVI-1D對各種成像都能提供方便、迅速、準確的處理,包括1D 蛋白質條帶、2D 斑點密度、蛋白質或DNA/RNA分子定量、電泳遷移率、PCR、自動菌落計數、物距測量等。
圖1: Alliance MINI HD9
圖2
一、UVItec凝膠成像系統的分類和細化應用
1、凝膠、膠片、雜交膜成像:
(1)EB及SYBR Green I&II、SYBR Safe、SYBR Gold、SYPRO Ruby、Stain-free Gels、Gelgreen、Gelred等多種染料染色的核酸凝膠樣品
(2)薄膜層析TLC
2、可見光成像:
(1)考馬斯亮藍染色的蛋白膠成像
(2)SDS-PAGE銀染的蛋白膠成像
(3)培養平皿菌落/克隆計數
3、化學發光成像:Western Blot
4、多色熒光成像,進行多種激發光對樣品進行激發成像。UVI成像系統支持多種熒光染料包括:
(1)藍光激發:SYBR Safe 、SYBR Green I、SYBR Green II、SYBR Gold、FITC、eGFP、Cy2、FAM、Alexa Fluor 488、Dylight 488、SYPRO ruby、GelGreen、Attophos等。
(2)綠光激發:Alexa Fluor532、Alexa Fluor 546、Cy3、Dylight 549、SYPRO Red、Deep Purple、Rhodamine Red 等。
(3)紅光激發:Alexa Fluor635、Cy5、DyLight649、Bodipy 650、Alexa Fluor 647等。
(4)紅外激發:Alexa Flour790、Cy7、Alexa Flour 750、IR820等。
二、凝膠成像系統構成
1、CCD:是英文Charge Coupled Device的縮寫,中文譯名即“電荷耦合器件”,是一種光電轉換器件,是凝膠成像系統的核心部件。從功能上看,它負責將鏡頭傳來的光信號轉換為電信號,類似于普通光學相機的膠片。衡量CCD好壞的指標:
(1)像素/分辨率:像素是指CCD能分辨的最小感光元件,一般來講像素越多,成像也就越清晰。
(2)動態范圍:CCD器件的動態范圍定義為飽和輸出電壓與暗信號電壓之比,動態范圍=20 X log10(滿井電子/總噪音),這個參數越高也表征CCD的靈敏度越高。
(3)量子效率(QE):探測器所能記錄的光子數除以同樣條件下一個理想探測器所能計錄的光子數,以百分數計算。簡單就是說,入射光子數是10,CCD輸出的光子數是8,那么QE就是80%。
(4)信噪比: 影響CCD信噪比的重要因素是暗電流,暗電流是指在沒有曝光的情況下,在一定時間內,CCD傳感器中像素產生的電荷。如果曝光的時間較長,會導致CCD產生較多的暗電流,對圖像的質量影響非常大。減小暗流的主要途徑是降低CCD的工作溫度,通常每降低5-7℃暗電流將會減少一半。比如UVItec系列產品,絕對制冷溫度可達到-60℃,幾乎全部消除了暗電流對成像質量的影響,從而獲得清晰的圖像。
(5)灰度等級:是表征CCD辨別明暗的能力,比如12bit表示從最暗到最亮等分為2^12=4096個級別,16bit即分為65536個級別,灰階值越高能分出的細微差別越大。常見的是醫院血液科的血涂片拍攝:紅血球非常薄而且多,經常在鏡下觀察時會發現有不少是有重疊的,人眼還比較好區分重疊的部分,但對于CCD,基本需要12bit以上,最好是16bit才能區別開來。對于做灰度分析或者熒光定量分析的,需要較高等級的灰階。
2、光圈:光圈是化學發光系統的一個重要參數,具體表現為:在分辨率滿足的前提下,光圈越大,透過的光子數越多,其靈敏度越高。UVItec的光圈大小為0.9,在分辨率(900萬像素)很高的前提下,在同類型產品中,光圈是最大的。
3、光學鏡頭:UVItec采用的鏡頭為定焦鏡頭,相對變焦鏡頭需要變焦環來調節焦距,我們的鏡頭具有最少的光衰減,是化學發光成像必備。
4、不銹鋼暗箱:可以屏蔽所有信號,包括非可見光信號,降低噪音 ,抗化學腐蝕,堅固耐用 。
5、濾光片輪:濾光片的作用在于過濾掉不需要的光,只讓特定波長的光透過。我們的UVItec在基礎凝膠成像系統如EV6中,有配置F590濾光片,DNA分子在紫外光下,會發出590nm左右的熒光,因此用F590濾光片,就會只讓DNA分子發出的光透過濾光片被相機檢測到,而紫外透照儀發出302nm UV不會被相機檢測到。
6、抽拉式紫外透射臺:與普通的紫外透射儀(圖3)相比,UVItec專有的UVIpure紫外投射儀采用特殊的濾光材料,消除砸光干擾,使成像更清晰(圖4)。
圖3:普通紫外透射臺
圖4:UVIpure紫外透射臺
7、紫外自動防護裝置:我們的成像系統在開門時會自動關閉光源,對人體具有隔絕保護的作用。
8、光源:基礎凝膠成像系統配置點狀LED光源,多功能凝膠成像系統可配置點狀/網狀LED陣列光源、RGB熒光光源。
三、UVItec產品分型
1、基礎凝膠成像系統
2、多功能凝膠成像系統(基礎凝膠成像+化學發光+熒光應用)
四、UVItec產品優勢分析
UVItec凝膠成像系統Alliance Q9和具備同類型應用功能的BIO-RAD凝膠成像系統ChemiDoc MP的參數對比表如下:
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