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  • 多功能酶标仪的选择要素(转载)

    gaoyu 发布于 2013-12-18 09:26:53

    近年来,随着多功能酶标仪在国内各高校实验室逐渐推广开来,多功能酶标仪品牌和型号也逐渐多了起来,乱花渐欲迷人眼。除了三大传统优势品牌PE、MD和TECAN,还出现了众多后来者插足此市场,如收购了芬兰雷勃的Thermo、从发光起家的Berthold、针对药筛领域的BMG以及新兴的BioTek等品牌。各品牌都有各自的一个甚至多个系列产品线,特性各不相同,选购时各种技术参数、技术指标令人眼花缭乱
      
    本文尝试从用户实际使用的角度,探讨应该如何看待花样繁多的参数特性,希望能帮助大家找到真正合适自己的多功能酶标仪。
      
    一、滤片Vs光栅
      
    多功能酶标仪的分类方法众多,但最简单的莫过于用他们的滤光方式来作分界线。一般来说,可以分为滤光片型和光栅型两大类。当然也有一些型号,例如Synergy4和EnVision等,一台机器里面同时装上了滤光片和光栅。但是滤片和光栅并不能同时完成同一个检测,还是想用光栅的时候用光栅,该用滤片的时候用滤片;还有一些实验非用其中一个不可,另一模块实现不了的。所以这类仪器本质上还只是把滤片和光栅放在了一起,并没有使两者糅合而产生新的技术突破。
      
    总体来说,滤片技术由于发展已久,配合二向色镜(其实也就是另一模式的滤光反光滤镜)等光路系统,可以实现大部分实验的需要。目前常规多功能酶标仪中最高的检测灵敏度就是用滤光片型做出来的,例如TECAN Infinite F500的荧光检测的灵敏度可以达到0.04 fmol/孔(荧光素,384孔/80ul)。
      
    但是滤光片型仪器由于受限于滤片的波长和数量限制,不可能满足日益增加的实验类型的检测需要,而且有时需要对物质的吸收、激发和发射光谱进行研究,所以后来就诞生了光栅型的仪器。
      
    最先推出光栅的是MD公司,其光栅习惯上称为单光栅。由于光纯度的不足,在光栅的后面又加入了一组带阻滤片,再把杂光过滤一遍,达到了5×10-4的杂光率,基本与纯粹的滤光片系统一致。后来TECAN又发展出了双光栅技术,通过两次光栅滤光,杂光率降到了10-6。后来,Thermo、BioTek和PE的部分新款仪器等都使用了类似双光栅技术。由于激发和发射各用了一组双光栅,此类机器又被称为四光栅型多功能酶标仪。
      
    光栅型酶标仪的推陈出新,使得用户在波长选择上不再受限,而且在杂光率、带宽控制等性能上还超越了滤光片系统。例如,TECAN公司在2008年底推出使用了第三代四光栅系统的M1000酶标仪,杂光率降到了2×10-7的新低,还实现了带宽2.5~20nm连续可调。这些都是目前滤光片型酶标仪所不能或者较难实现的。
      
    二、杂光率&波长准确性
      
    光栅型滤光系统俨然已经成为了目前通用性多功能酶标仪的主流,多家厂家共同努力,已经把光栅技术推到了历史新高。在光栅的众多技术参数之中,最关键的无疑就是光栅的杂光率和波长选择的准确性了。
      
    杂光率指得就是光源通过光栅后,得到的光线中,“不需要”的波长的光占所标称波长的光的比例,表征了滤光的纯度。由于光线干涉、衍射等的复杂性,无论使用滤光片还是光栅,杂光都是不可避免的。各种滤光技术的本质就是要想办法把杂光尽可能地去掉。

    一般来说,滤光片型的杂光率在10-4~10-5之间,光栅型的可以做到10-6~10-7。由于此类杂光是非特异的,而且会直接进入最后的检测器,所以有多少的杂光就会引入多少的随机误差。在荧光等检测过程中,由于检测器存在放大效应,杂光率的干扰也会被指数级放大。因此,杂光率就是一个滤光系统的首要性能指标。
      
    光栅的另一个重要指标就是波长选择的准确性。因为很多检测是依赖于物质在某个波长的特征图谱。就像DNA/RNA的OD260浓度测定,实际检测波长偏离260nm几个nm以上的话,OD值与最终浓度之间的数学关系就会发生改变。因此,一组性能优良的光栅系统,他的波长选择准确性应该是在±0.5~1nm之间。波长偏离过大有时就会影响到最终结果的准确性。
      
    这两个可谓是光栅甚至滤光片滤光系统最关键的技术参数,直接影响到的是得到数据是否是真正所要测量的结果,是实验结果可靠性的最基本要求。

    三、认证>参数
      
    在保证检测可靠的基础上,不同仪器的下一个差异就体现在检测的灵敏度上面,这时人们关心的就是仪器能够检测到多弱的信号。
      
    灵敏度涉及了整个光路系统的设计和选料,很难说某一个部件会起决定性作用。但是有一点,在各种单功能检测项目中,光吸收检测用非放大型的光电二极管、荧光检测用光电倍增管、发光检测用专门设计的单光子计数光电倍增管,这三种不同的检测器是各自检测领域的优先选择。
      
    各单项检测的最优结果都是用相应检测器完成的。当然也有的仪器出于成本等考虑,用一个检测器兼容多种检测模式,这在一定程度上也能完成实验需求,但是在性能上也会有所牺牲折中,无法实现各项检测都达到最优化。
      
    关于灵敏度的定义和检测标准,每个厂家都有各自的描述,都会说自己是怎样怎样好,很难有一个直观的客观比较。因此,某些试剂厂家就站了出来,对某些仪器的检测性能提供一个第三方的认证。
      
    比较常见的是发光检测领域里面的Promega公司DLReady认证,荧光检测领域的Invitrogen公司的LanthaScreen系列认证、Cisbio公司的HTRF认证、BellBrook实验室的Transcreener认证等等。这些认证主要是针对公司提供的某一类型的要求较高的试剂盒,涵盖了对检测仪器的各种性能要求,包括:检测方法是否能用,灵敏度、线性范围、孔间干扰等是否满足要求等等。
      
    如果需要做相关的实验,例如做Luciferase发光检测的就看看仪器是否有DLReady认证、做TR-FRET的就看看HTRF认证、做FP就看看Transcreener认证,如果机器拥有相关的认证,就可以说明该机器在一定程度上能够较好地满足类似检测的各种需求,远比单单比较一个灵敏度参数更能说明问题。因为一个实验能否做好并不是单单一个灵敏度就能表征的。
      
    需要特别注意的是,LanthaScreen是一个系列的认证,涵盖了FI、FRET、TRF、FP等多个子项目,不同仪器所通过的子项目是不一样的,需要上Invitrogen网站仔细查询核对。
      
    光栅型的仪器由于新技术近几年才逐渐兴起,受限于技术研发和仪器成本,同一个价格范围内的灵敏度等指标会略差于发展成熟的滤光片机器。所以,在中档多功能酶标仪领域,拿到了各种认证的光栅型仪器并不多见。

    而作为新一代光栅型酶标仪的代表作,TECAN M1000已经拿到了全部上述四种认证,而且在灵敏度等单项性能上也已经超越了不少的中高端滤片型酶标仪。
      
    这说明了光栅型酶标仪的研发又进入了一个新的高度,除了在灵活性上取得了无可替代的作用外,还在检测灵敏度等方面也逐渐替代传统的滤光片型酶标仪。光栅型是科研领域多功能酶标仪的未来主要发展趋势;而滤光片型仪器也正在往单项性能更优的方面改进。
      
    四、比色杯+微量检测
      
    除了常规的6~384/1536孔酶标板检测之外,有些仪器还附带了比色杯、微量检测板等的兼容功能。无论是使用立式比色杯、卧式比色杯还是各种微量检测板,其目的都是给光程不固定的酶标板检测引入一个标准光程的概念。虽然酶标板检测也能通过光程校正等方式实现10mm光程OD值的换算,但这只是一个数学转换过程,检测误差累积较多,实际使用效果不佳。引入比色杯和微量检测板后,光吸收的检测光程就被固定在10mm或者0.5mm等的标准长度,OD值换算更加简单和准确。附带了此类检测功能的酶标仪,相当于除了本身的多功能酶标检测之外,还能替代部分分光光度计的功能,使其功能更加全面,仪器的性价比更高。
      
    五、品牌与售后
      
    不同品牌的仪器往往性能侧重点有所不用。例如,PE公司由于在试剂领域有较深底蕴,他们的酶标仪在配合使用他们的TRF系列检测试剂盒上作了多项优化,因此PE的酶标仪普遍来说在TRF领域会有较多的特色功能和相对较高的性能指标。而像TECAN,就把研发的重点放在了四光栅的研究方面,近年来相继推出了第二和第三代光栅型多功能酶标仪(M200、M1000),成为四光栅酶标仪领域的领头羊。而像多功能酶标仪上加入比色杯、微量检测板等功能也是TECAN从用户角度考虑作出的技术创新,后来此类技术都成为了Thermo、BioTek等品牌纷纷仿效的对象。
      
    最后,无论是一台多好的酶标仪,脱离了良好的售后服务体系也是难以正常运作的。今年,各家厂商都在中国国内设立了办事处甚至亚太区总部,有些产品还专门研发了中文版的软件和说明书。这都说明了厂家对中国市场的重视。而正因为这种重视,无论是厂家直销还是选择代理分销,都会对国内的售后服务提出各自的要求和期望,最基本的就是普及仪器的应用工程师和维修工程师网络体系。
      
    可以说,国内的各大城市里面,基本已经做到了部分品牌总有一个工程师在你身边。选购之前多与工程师交流,充分了解各家的性能特长和售后情况,反复对比,总能找到最适合自己需要的一款多功能酶标仪。

  • [论坛]简述石墨炉分析与火焰测定有哪些不同的思考方法

    zerotime 发布于 2008-01-09 16:24:37Digest 1

    简述石墨炉分析与火焰测定有哪些不同的思考方法
    1.基体干扰: 石墨炉干扰比火焰多很多,特征辐射在火焰中观察到的是温度相对稳定而又均匀的区间,光束方向与温度梯度方向垂直。石墨炉正相反,光束方向与温度梯度的方向是一致的。再加上温度随时间的变化,分析物原子蒸汽的形成和消失过程始终不在热平衡中,其热解离过程变得不可控制。这就形成了气相干扰。
    2.气相干扰是非光谱干扰,(我在这里引用IUPAC即国际纯粹和应用化学联合会的定义*)不能用背景校正的方法解决。反之。如果发现背景吸收(在进行背景校正时),必须同时观察其对原子吸收的影响,高背景意味着高浓度的基体蒸汽,分子的光解离(分子吸收)必然影响待测物的解离平衡。在背景吸光度很高时,通常(此时)对原子吸收信号有抑制,甚至可能出现双峰。(为什么要观察全部原子化信号就是这个道理)
    3.光谱干扰,石墨炉原子吸收光谱干扰比火焰中多
    共存物吸收线的重叠:(1)石墨炉原子化器的温度远远高于火焰原子化器,许多元素的非灵敏线由于处于该能级跃迁的原子个数随温度增高而大量增加.原来不易观察到的吸收谱线出现了。(2).石墨炉原子吸收的灵敏度远高于火焰,也就是说,在原子化器内共存物的浓度可以很高,其干扰在火焰中观察不到而在石墨炉中会很明显。
    背景衰减:同样密集而停留时间长的共存物分子蒸汽,造成高背景衰减。
    需要加入基体改进剂,有可能引起光谱干扰。
    因此,石墨炉分析需要好的背景校正。
    4.石墨炉中校正曲线更弯:原子吸收中校正曲线变弯的因素有:
    (1).光谱通带中的非特征辐射;
    (2).绕过火焰的特征辐射;
    (3).光源辐射线的自吸变宽;
    (4.)高浓度时,吸收线中心波长的位移;
    (5.)光谱通带中存在两条或两条以上待 测元素的特征谱线,并且它们的吸收系数不同;
    (6).电离干扰.
    在石墨炉原子吸收光谱分析中(2)不存在,但是由于原子蒸汽在石墨管截面是不均匀的,光束通过原子化器的不同部位(从截面看),如同有不同灵敏度的吸收,就是(5)变得极其普遍!
    另外,由于原子蒸汽是一个生成消失的过程,只要停留时间不是很长,吸光度对于原子个数不是成正比的(即:非线性的)。(人们会发现,新旧石墨关校正曲线不同,旧石墨管得到的曲线要弯些,因为,原子蒸汽从管壁逸出,改变了信号的动力学特性。你会发现,原子化停气校正曲线要弯些。以注入不同浓度相同体积进行校正比注入相同浓度不同体积来校正好。加入基体改进剂,延迟蒸发会使校正曲线变好,…等等)
    不要试图一定用线性校正曲线。
    5.墨炉分析中最不确定的因素是石墨管,有问题常找它;
    石墨炉分析中最头疼的问题是污染。容器,水,试剂,环境,操作都有可能;
    石墨炉分析最忌讳总使用仪器里面的加热参数。对不同的样品,不同批次的石墨管,都要进行试验。

    1.灵敏度:
    GFAAS的灵敏度的重要性:
    一台石墨炉,如何提高其灵敏度很重要(这与火焰分析差别比较大)。
    GFAAS的灵敏度在商品仪器的广告中毫无意义,因为影响GFAAS的灵敏度的因素太多了,而且对于实际样品,问题要复杂得多。

    影响GFAAS的灵敏度的各种因素如下
    1. 是否完全原子化?
    ▲ 有无灰化损失(在原子化前的丢失)
    ▲ 有无气相干扰(对原子吸收信号的抑制)
    ▲ 石墨管类型(是否会生成碳化物)
    ▲ 石墨炉的温度(热解离的好坏)
    2. 动力学因素
    ▲ 石墨管内径与吸收灵敏度(成反比)
    ▲ 升温速率(决定原子蒸气的生成时间τ1)
    ▲ 石墨炉的封闭性(决定原子蒸气的停留时间τ2)
    ▲ 载气流速(决定原子蒸气的停留时间τ2)
    3. 基体改进剂的使用
    4. 其它方法:进样体积 管内浓缩 (相对灵敏度)
    5. 背景校正方法对灵敏度的影响
    ▲ S-H法对灵敏度的影响
    高低电流下分析线自吸的程度(因元素而异)
    灯的工作条件
    空心阴极灯的性能
    ▲ ZAAS影响灵敏度的因素
    塞曼分裂模型 (不同分析线的正常或反常塞曼分裂)
    磁感应强度
    塞曼调制方式(交流或直流,纵向或横向,他们灵敏度不同)
    以上1,2,3条对不同的元素灵敏度的影响可能是几倍甚至是几十倍。说明,对于实际样品,分析者在其中的作用比任何其它因素重要!!!
    (换言之,买仪器不要考虑灵敏度广告,分析时要时刻注意灵敏度。)

    2.信躁比:
    信噪比在原子吸收中的概念经常出现,从公式看,它还直接与检出限有关。
    火焰原子吸收中的噪声,在IUPAC和国标“分析光谱法-火焰原子吸收和原子荧光法词汇”中的描述极其精确:
    a. 来自光源的随机波动;
    b. 来自原子化器的随机波动;
    c. 吸喷空白溶液时的随机波动;
    d. 吸喷试样溶液时的随机波动。
    L’vov在他1970年左右的“原子吸收光谱学”(有英文版,俄文版,没有翻译成中文)还有Inger的“光谱化学分析”中对这些进行了详尽的讨论。这些原理同样可以运用于石墨炉分析。
    关于石墨炉分析中的噪声,很少有人全面分析。对于火焰原子吸收的噪声来源,考虑到火焰本身的透射特性,通常把元素分析波长进行分类。而在石墨炉分析中考虑石墨炉的背景发射,又把元素分为易熔和难熔。
    在石墨炉中,背景衰减严重,被考虑为重要噪声来源。
    石墨炉分析中考虑的“噪声“来源为:
    1.测量方式与读出系统对精密度的影响(响应速度能否跟上快速变化的原子化信号)
    2.石墨管背景辐射噪声的影响
    3.分子吸收和光散射对测定精度的影响
    4.样品导入精度和石墨管寿命的影响.(前者如同喷雾器精度)
    5.高灵敏度元素测定时环境和样品污染对精密度的影响(如同“吸喷空白溶液”)
    6.难熔元素测定时"残留"和"记忆效应"的影响
    这与火焰分析有很大不同。

    石墨炉分析的实验要求:(仅供参考)
    实验室:墙壁要涂漆;地板要铺塑料;窗户要紧闭;室内尽少多余设备.空气要过滤,最好处于200Pa正压.
    器皿:样品需加热,最好使用石英器皿;如不须加热,最好使用聚四氟乙烯器皿.尽量避免用洗液,而用1:2的硫酸,硝酸或盐酸溶液浸泡.主要应避免对样品中待测物的沾污和吸附.
    操作步骤应尽量减少,使用器皿越少越好。制备常见元素标准溶液对不同元素要专用,甚至同一元素,不同浓度范围也要固定专用。
    样品:一般用硝酸溶解,在标准溶液和样品溶液中酸浓度控制在0.1mol/L以下.因为硫酸会腐蚀石墨管,盐酸则经常引起分子吸收(Sr和V例外).高氯酸使石墨管寿命严重降低,并且抑制吸收信号.

    更多资料请访问北京卓信博澳仪器公司官网:http://www.zxba.com


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  • 建立时间: 2016-06-03
  • 更新时间: 2016-06-03

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