WB化學(xué)發(fā)光成像技術(shù)儀器的iPHONE:e-Blot
2019 年底,一項(xiàng)全新的 Western blot 成像技術(shù)—eBlot 接觸式成像,在中國的上海醫(yī)谷創(chuàng)新面世。這項(xiàng)技術(shù)完美解決了傳統(tǒng) Western blot 成像儀器的靈敏度不夠、定量范圍窄、成像時間太長以及占地面積太大的問題;相對于冷 CCD 成像技術(shù),eBlot 接觸式成像將成像靈敏度提升了 2-3 個數(shù)量級, 定量范圍提升 2 個數(shù)量級, >95% 的樣品成像時間縮短到 1 秒以內(nèi),且儀器的體積縮小到傳統(tǒng)儀器的 1/10 不到。該技術(shù)一面世就受到科研人員的認(rèn)可,已幫助北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、中科院、中國CDC等眾多國家學(xué)術(shù)研究單位解決了他們研究中遇到的 Western blot 成像難題。
欲了解此技術(shù)的詳情,我們還需要從 Western blot 的歷史和 Western blot 成像方法的歷史講起。
1981 年美國斯坦福大學(xué)的喬治·斯塔克(George Stark)發(fā)明了蛋白質(zhì)印跡(Western blot),至今已有 40 年的時間。Western blot 作為一個經(jīng)典的蛋白定量技術(shù),被越來越多的人所使用,已成為每個分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室所必須要做的一個實(shí)驗(yàn)。但是 Western blot 技術(shù)本身的發(fā)展卻非常緩慢,尤其在成像檢測技術(shù)方面已有 20 多年的時間沒有新的突破。
Western blot 常用的幾種成像方法及優(yōu)劣勢如下:
成像方法 | 優(yōu)勢 | 劣勢 | |
直接顯色法 | DAB顯色 | 1,操作簡單 2,無需暗房 3,無需成像設(shè)備 4,成本低 | 1,靈敏度低,低豐度蛋白無法檢測 2,定量范圍窄,只有 1.5OD,表達(dá)差異大的蛋白無法準(zhǔn)確定量 |
化學(xué)發(fā)光法 | 暗房壓片 | 1,壓片過程沒有光損失,靈敏度高,可以實(shí)現(xiàn)極微弱信號的成像 2,無需購置設(shè)備 | 1,需要一個獨(dú)立的暗房 2,定量范圍窄,只有 1.8OD,表達(dá)差異大的蛋白無法準(zhǔn)確定量 3,需要膠片、顯影液定影液等耗材 |
冷 CCD 成像 | 1,定量范圍高,高達(dá) 4.8OD,表達(dá)量差異大的蛋白可以準(zhǔn)確定量 2,檢測靈敏度高 | 1,成像過程有大量的光損失,達(dá)不到壓片的靈敏度,非常低豐度的蛋白檢測不到 2,需要購置冷 CCD 成像設(shè)備、維護(hù)成本* | |
熒光法 | RGB 可見熒光 | 1,可以實(shí)現(xiàn)多重檢測 | 1,Western 膜本身的熒光背景非常高,導(dǎo)致成像靈敏度非常低,低豐度蛋白檢測不到 2,操作過程需要在避光的環(huán)境下進(jìn)行 3,熒光抗體種類不夠多且成本高 4,多重檢測需要做大量的實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化 5,需要特殊的試劑 6,熒光成像設(shè)備成本高 |
近紅外熒光 | 1,可以實(shí)現(xiàn)多重檢測 2,相對于可見熒光背景低 | 1,Western 膜本身的熒光背景導(dǎo)致成像靈敏度不夠,低豐度蛋白檢測不到 2,操作過程需要在避光的環(huán)境下進(jìn)行 3,熒光抗體種類不夠多且成本高 4,多重檢測需要做大量的實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化 5,需要特殊的試劑 6,近紅外熒光成像設(shè)備成本非常高 |
在各種成像方法中,冷 CCD 化學(xué)發(fā)光成像由于具有操作簡單、靈敏度高、定量范圍寬等優(yōu)勢,成為了受歡迎的成像方法,被超過 99% 的科研人員所使用。
但是,隨著科研的不斷深入,科研人員反應(yīng) Western blot 也越來越難做,科學(xué)家在 Western bot 方面面臨的難題具體表現(xiàn)在:
- 高豐度表達(dá)的蛋白都被做完了,剩下的盡是低豐度表達(dá)的蛋白,需要更加靈敏的成像技術(shù)。
- 容易獲取的樣品都被做完了,剩下的盡是不容易獲取的樣品,一份樣品要做多個實(shí)驗(yàn),也是需要更加靈敏的成像技術(shù),且要求實(shí)驗(yàn)盡量要一次能做成,沒有樣品用來做大量的條件優(yōu)化。
- 蛋白表達(dá)差異不大的都被做掉了,剩下的盡是些蛋白表達(dá)差異非常大,需要能準(zhǔn)確定量的成像技術(shù)。
雖然冷 CCD 化學(xué)發(fā)光成像方法有多種優(yōu)勢,被絕大多數(shù)人使用,但是由于其本身的技術(shù)限制,在面臨超低豐度蛋白、稀有樣品和表達(dá)差異巨大的樣品時就顯得無能為力了,這些隨著科研逐步深入所帶來的難題急需新的技術(shù)出現(xiàn)來解決。
這些技術(shù)限制包括:
- 冷 CCD 成像儀器所用的芯片本身太小,大多只有 1 英寸或者更小,信號獲取的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,導(dǎo)致微弱信號不能被采集到。
- 冷 CCD 成像儀器成像芯片本身的單個像素尺寸太小,邊長一般在 3-6um 之間,像素太小導(dǎo)致芯片本身儲存信號的能力太小,導(dǎo)致信號極易過度曝光,無法準(zhǔn)確定量。
- 冷 CCD 成像 Western blot 膜離 CCD 距離太遠(yuǎn),導(dǎo)致絕大部分的光信號傳輸過程中直接損失掉了,并未到達(dá) CCD 感光芯片,進(jìn)一步降低信號采集的能力。
- 冷 CCD 成像需要前面加一個鏡頭才能實(shí)現(xiàn)成像,鏡頭內(nèi)部都有一系列的透鏡組,這些透鏡組也會將本就非常微弱的化學(xué)發(fā)光信號阻擋掉一大半。
- 冷 CCD 成像所需成像時間太長,CCD 本身的噪音隨著時間的延長會隨之積累,弱信號會被這些噪音所掩蓋掉以至于不能成像。
技術(shù)的瓶頸限制了冷 CCD 成像技術(shù)的發(fā)展,也間接影響科研的發(fā)展。工欲善其事必先利其器,必須要有更先進(jìn)的技術(shù)才能突破現(xiàn)有方法的瓶頸,進(jìn)而更好的為科研服務(wù)。
科學(xué)進(jìn)步的歷史進(jìn)程中,儀器公司扮演了極其重要的角色,科學(xué)家開發(fā)出新的技術(shù),儀器公司利用這些技術(shù)開發(fā)出新的工具來服務(wù)更多的科學(xué)家,循環(huán)往復(fù),持續(xù)進(jìn)步。
Western 成像領(lǐng)域同樣是這樣,eBlot擁有科學(xué)家團(tuán)隊(duì)和創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)豐富的儀器團(tuán)隊(duì),技術(shù)和創(chuàng)新的思想碰撞出了一個 Western 成像領(lǐng)域的革命性突破—eBlot 接觸式成像技術(shù)。這項(xiàng)革命性創(chuàng)新的技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)在成像靈敏度、定量范圍、成像速度和儀器體積大等諸多瓶頸,實(shí)現(xiàn)了 Western 成像技術(shù)新的飛躍,幫助科學(xué)家在新的科形勢下的研競爭中取得先機(jī)。
eBlot 接觸式成像技術(shù)主要突破點(diǎn)如下:
1,Western 膜直接貼在感光芯片上進(jìn)行成像,所有信號均被采集,沒有任何光損失,飛躍的提高了成像的靈敏度。
2,成像芯片的面積是現(xiàn)有成像技術(shù)芯片面積的 137 倍,超大的感光芯片具有超高的信號采集能力,讓極其微弱的信號都無處可藏。
3,單個像素尺寸是現(xiàn)有成像技術(shù)單個像素尺寸面積的 493 倍,巨大的像素可以將定量范圍提升兩個數(shù)量級,實(shí)現(xiàn)對樣品的定量。
4,新的成像技術(shù)不再依賴于鏡頭進(jìn)行成像,消除了鏡頭透鏡組造成的光信號損失。
5,新的成像技術(shù)可以將儀器體積壓縮到小于現(xiàn)有成像儀器體積的 1/10,大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)室空間。
生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展越來越快,科研也進(jìn)入到范圍的高度競爭狀態(tài),科研人員要跟*的科學(xué)家競爭,這種新形勢下的競爭對于先進(jìn)工具的依賴越來越高。eBlot化學(xué)發(fā)光成像儀,幫助中國的科學(xué)家在新形勢下的激烈競爭中*。
eBlot 在北京大學(xué)等各個實(shí)驗(yàn)室
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