凝膠成像是進(jìn)行分子生物學(xué)和生物化學(xué)研究的必備儀器,主要用于常規(guī)核酸和蛋白質(zhì)電泳結(jié)果的記錄和分析,雜交結(jié)果的分析,菌落計數(shù)等。整體來說,凝膠成像系統(tǒng)可應(yīng)用于蛋白質(zhì)、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸等生物分子的分離純化結(jié)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(zhì)量的紫外線設(shè)備,凝膠成像和分析系統(tǒng)(圖1)。該公司將自身經(jīng)驗、技術(shù)專家意見和客戶反饋信息相融合,進(jìn)而使紫外分析設(shè)備和凝膠數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)處于世界領(lǐng)先地位。UVItec標(biāo)配的凝膠成像軟件UVI-1D對各種成像都能提供方便、迅速、準(zhǔn)確的處理,包括1D 蛋白質(zhì)條帶、2D 斑點密度、蛋白質(zhì)或DNA/RNA分子定量、電泳遷移率、PCR、自動菌落計數(shù)、物距測量等。
圖1: Alliance MINI HD9
圖2
一、UVItec凝膠成像系統(tǒng)的分類和細(xì)化應(yīng)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(lán)染色的蛋白膠成像
(2)SDS-PAGE銀染的蛋白膠成像
(3)培養(yǎng)平皿菌落/克隆計數(shù)
3、化學(xué)發(fā)光成像:Western Blot
4、多色熒光成像,進(jìn)行多種激發(fā)光對樣品進(jìn)行激發(fā)成像。UVI成像系統(tǒng)支持多種熒光染料包括:
(1)藍(lán)光激發(fā):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(fā):Alexa Fluor532、Alexa Fluor 546、Cy3、Dylight 549、SYPRO Red、Deep Purple、Rhodamine Red 等。
(3)紅光激發(fā):Alexa Fluor635、Cy5、DyLight649、Bodipy 650、Alexa Fluor 647等。
(4)紅外激發(fā):Alexa Flour790、Cy7、Alexa Flour 750、IR820等。
二、凝膠成像系統(tǒng)構(gòu)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(zhuǎn)換器件,是凝膠成像系統(tǒng)的核心部件。從功能上看,它負(fù)責(zé)將鏡頭傳來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號,類似于普通光學(xué)相機的膠片。衡量CCD好壞的指標(biāo):
(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(tài)范圍:CCD器件的動態(tài)范圍定義為飽和輸出電壓與暗信號電壓之比,動態(tài)范圍=20 X log10(滿井電子/總噪音),這個參數(shù)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(shù)除以同樣條件下一個理想探測器所能計錄的光子數(shù),以百分?jǐn)?shù)計算。簡單就是說,入射光子數(shù)是10,CCD輸出的光子數(shù)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(nèi),CCD傳感器中像素產(chǎn)生的電荷。如果曝光的時間較長,會導(dǎo)致CCD產(chǎn)生較多的暗電流,對圖像的質(zhì)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(chǎn)品,絕對制冷溫度可達(dá)到-60℃,幾乎全部消除了暗電流對成像質(zhì)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(xì)微差別越大。常見的是醫(yī)院血液科的血涂片拍攝:紅血球非常薄而且多,經(jīng)常在鏡下觀察時會發(fā)現(xiàn)有不少是有重疊的,人眼還比較好區(qū)分重疊的部分,但對于CCD,基本需要12bit以上,最好是16bit才能區(qū)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(xué)發(fā)光系統(tǒng)的一個重要參數(shù),具體表現(xiàn)為:在分辨率滿足的前提下,光圈越大,透過的光子數(shù)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(chǎn)品中,光圈是最大的。
3、光學(xué)鏡頭:UVItec采用的鏡頭為定焦鏡頭,相對變焦鏡頭需要變焦環(huán)來調(diào)節(jié)焦距,我們的鏡頭具有最少的光衰減,是化學(xué)發(fā)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(xué)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(chǔ)凝膠成像系統(tǒng)如EV6中,有配置F590濾光片,DNA分子在紫外光下,會發(fā)出590nm左右的熒光,因此用F590濾光片,就會只讓DNA分子發(fā)出的光透過濾光片被相機檢測到,而紫外透照儀發(fā)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(hù)裝置:我們的成像系統(tǒng)在開門時會自動關(guān)閉光源,對人體具有隔絕保護(hù)的作用。
8、光源:基礎(chǔ)凝膠成像系統(tǒng)配置點狀LED光源,多功能凝膠成像系統(tǒng)可配置點狀/網(wǎng)狀LED陣列光源、RGB熒光光源。
三、UVItec產(chǎn)品分型
1、基礎(chǔ)凝膠成像系統(tǒng)
2、多功能凝膠成像系統(tǒng)(基礎(chǔ)凝膠成像+化學(xué)發(fā)光+熒光應(yīng)用)
四、UVItec產(chǎn)品優(yōu)勢分析
UVItec凝膠成像系統(tǒng)Alliance Q9和具備同類型應(yīng)用功能的BIO-RAD凝膠成像系統(tǒng)ChemiDoc MP的參數(shù)對比表如下:
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