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荧光检测方法真的过时了吗?

2021.7.01


Tesla Model S 和 Model X所代表的电动汽车是目前公认最先进和最具有未来感的汽车。其加速性超越了燃油动力汽车,续航里程与燃油车不相上下,其环境友好性远超燃油车,并且具有自动驾驶能力,是汽车中的大众情人。

 

然而如果时光倒转20年来看,电动汽车确实是过时的产品:早在19世纪90年代,其销量甚至是燃油车的十倍。Studebaker、Columbia Electric与Detroit Electric等多个公司生产电动汽车,其时速达到了每小时20英里,具有100英里的续航。然而,最终在大批量流水线以及石油工业蓬勃发展的趋势下被燃油车取代。在之后的整整一个世纪中寂寂无闻,被认为是过时的产品。

 

随着近十年电池、电动机以及高性能计算领域的长足进步,电动车又随着Tesla杀回了主流市场,甚至燃油车领域的大佬们也纷纷推出了自己的电动车。这个现象让人感叹技术潮流的不断更迭。

 

对于生物检测来说,荧光方法与电动车在汽车发展趋势中的现象类似。早在1941年,Coons等就使用荧光素标记抗体来显示抗原的位置,甚至比1971年问世的ELISA更早。早期的荧光标记方法作为放射标记的替代品,使得检测的安全性大大提高。但是,由于当时的荧光分子量子效率、稳定性不足,对使用环境敏感度高,并且受限于光学检测系统中光源稳定性、检测器灵敏度以及光路设计的不完善,导至荧光方法的灵敏度受到限制。从而使得检测中的燃油车—化学发光成为了当前检测技术中的主导。

 

就像是Tesla带动电动车实现了逆袭一样,荧光方法也在众多的尖端科研与检测领域开始逐步复兴:从荧光分子本身来说,在结构不断优化与溶剂的配合下,其稳定性得到了长足进步。


Invitrogen的Alexa荧光染料可以提升10倍的激发稳定性;无机荧光分子又向两个方面发展:稀土金属在增强剂的作用下利用时间分辨,获得了原荧光方法百倍以上的信噪比;


从仪器的角度来看,Singulex使用了共聚焦技术来缩小检测区域并且在100微秒的探测时间内实现单分子荧光检测,获得了fg/mL等级的灵敏度;


PacBio使用zero-modewaveguide的近场荧光检测技术,实现了单分子实时高读长测序(单次读长超过15000bp);


Luminex使用多种荧光物质混合不同比例制成多种微球,通过多重激光来分辨每个微球中各个荧光物质比例,可以实现在一个样本中500个不同的检测;


Illumina使用高速荧光扫描技术,使得测序通量提高到了1.8Tb,个人基因组跨入了$1000的界限。这些令人激动的荧光技术引领了新的技术潮流,使得检测可以更加灵敏、快速、稳定与高效。


在荧光方法的复兴中,星童医疗技术也通过使用具有专利技术的高分子聚合物荧光,将原有荧光信号强度提升了1000倍,同时通过使用高纯度石英探针获得了超低荧光背景,两者共同作用大幅提高了检测灵敏度。

 

荧光方法是否真的过时了,还是像Tesla一样正在加速向前呢?答案不言而喻!


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