全波长仪器功能概述幻灯片.ppt
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1、全波长仪器功能概述第1页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan检测光路系统第2页,共78页,编辑于2022年,星期五VarioskanFlash的光学部件结构VF的光学结构由以下六个部件组成激发光部件产生用于荧光和光密度检测的特定波长的光测量部件产生高清晰的光束用于荧光和光密度检测,激发光参比检测器被整合入测量部件发射部件对特定波长荧光和基于扫描模式的发光信号进行读数光吸收测量模块检测穿过微孔的光密度信号荧光底读模块引导来自光谱扫描模块的激发和发射光在底部检测微孔板荧光灵敏的化学发光检测部件检测微孔板的光信号第3页,共78页,编辑于2022年,星期五激发光部件光源使用氙闪灯作为
2、光源,氙闪灯提供光密度和荧光检测所需的宽广的光谱范围,脉冲功率为100Hz,只在测量时才激活,短的光脉冲可以进行准确的时间分辨荧光检测。一次检测根据检测质量和检测速度的要求可包括1-1000次闪烁脉冲。衍射次序选择滤光片衍射次序选择滤光片(截止滤光片)截止滤光片)激发衍射次序滤光片实际就是激发衍射次序滤光片实际就是Cut-off 滤光片,滤光片,用于阻止不想要的单色器的谐波发射,用于阻止不想要的单色器的谐波发射,正确的衍射次序滤光片是自动选择的正确的衍射次序滤光片是自动选择的。单色器单色器是基于衍射光栅,光栅的凹槽表面将不同颜色分散至不同的角度,通过光栅的转动来选择不同波长的光。带宽选择带宽是
3、由单色器的狭缝宽度来设定的,二种带宽的选择(5nm和12nm)通过控制狭缝来产生。第4页,共78页,编辑于2022年,星期五干涉滤光片interferencefilm利用干涉原理只使特定光谱范围的光通过的光学薄膜。通常由多层薄膜构成。干涉滤光片种类繁多,用途不一,常见干涉滤光片分截止滤光片和带通滤光片两类截止滤光片截止滤光片能把光谱范围分成两个区,一个区中的光不能通过(截止区),而另一区中的光能充分通过(通带区)。典型的截止滤光片有低通滤光片(只允许长波光通过)和高通滤光片(只允许短波光通过)它们均为多层介质膜,具有由高折射率层和低折射率层交替构成的周期性结构带通滤光片带通滤光片只允许较窄波长
4、范围的光通过,常见的是法布里-珀罗型滤光片,具体结构为:玻璃衬底上涂一层半透明金属层,接着涂一层氟化镁隔层,再涂一层半透明金属层,两金属层构成了法布里-珀罗标准具的两块平行板。当两极的间隔与波长同数量级时,透射光中不同波长的干涉高峰分得很开,利用别的吸收型滤光片可把不允许透过的光滤掉,从而得到窄通带的带通滤光片,其通频带宽度远比普通吸收型滤光片要窄。另外还有全电介质的法布里-珀罗型滤光片 根据需要,带通滤光片的通频带可从红外到紫外。在可见光区,彩色电视摄像机中可利用这种滤光片把像分离成不同颜色;在红外区,常用于二氧化碳激光器、导弹制导系统及卫星传感器等第5页,共78页,编辑于2022年,星期五
5、测量部件测量光学部件是前表面的光镜系统,用于产生不受波长约束的,非常鲜明光束,在测量位F进行荧光和光密度检测。同时此测量部件收集进入发射读数通道的发射光。在测量光束进入微孔前,先由参比传感器测一下光束密度,参比传感器的数据用于校准结果,以补偿光源长时间闪烁和短时闪烁强度的波动。第6页,共78页,编辑于2022年,星期五发射光读数模块发射光单色器通过二个顺序连接的衍射光栅单色器获得高纯度的光线,带宽12nm。发射衍射顺序滤光片用于阻止不想要的单色器产生的谐波发射发射光检测器通过光电倍增管将发射光信号转化为电子信号,动力学范围自动可调或根据测量条件手工调节。手工调节有4种选择:低、中低、中高、和高
6、范围。除荧光检测,此模块也可用于化学发光光谱扫描。第7页,共78页,编辑于2022年,星期五光密度检测模块光密度测量是将激发光模块作为光度测量的光源。光密度测量模块位于测量位F第8页,共78页,编辑于2022年,星期五荧光底读模块此模块基于光纤将光由光谱扫描模块传输至底读模块。此底读光学部件位于测量位L。第9页,共78页,编辑于2022年,星期五化学发光检测模块此模块是选项,位于仪器前部,自动进样器之间。连接至测量位L交叉干扰防护罩可阻止邻近孔的干扰,根据板的类型自动设定缝隙。有明确的缝隙选择可用于96、384和1536孔,大孔板还是使用96孔板的缝隙。第10页,共78页,编辑于2022年,星
7、期五光吸收检测模式第11页,共78页,编辑于2022年,星期五波长选择器检测器Io=未被样品吸收光的强度光源波长选择器检测器光源样品I=被样品吸收光的强度透光率透光率(%T)=I/Iox100,吸光度,吸光度A=-lg(I/Io)光吸收检测模式原理第12页,共78页,编辑于2022年,星期五VarioskanFlash光吸收检测模式特点-光谱范围u光源:高能量氙灯u通过双单色光发生器(DoubleMonochromator)进行分光,最大程度消除光栅分光过程中所产生的游离杂散光,确保所产生的光谱更纯u波长范围2001000nm,波长连续可调,1nm递增量第13页,共78页,编辑于2022年,星
8、期五光程校正技术-PathlengthcorrectionPathlength水平光路检测(分光光度计检测方式)水平光路检测(分光光度计检测方式)使用比色皿光程通常固定为1cm光程与液体体积无关OD值只取决于液体浓度A=cLA=吸光度值=消光系数(摩尔吸光系数)C=浓度L=光程(incm)比尔定律比尔定律垂直光路检测(微孔板检测方式)垂直光路检测(微孔板检测方式)使用微孔板光程与液体体积有关OD值取决于液体体积和浓度第14页,共78页,编辑于2022年,星期五u对于已知浓度的样品,其c为常数(k=c)公式中k为CorrectionFactoru以水相溶液为例,水在970998nm处有吸收峰(9
9、75nm为特征峰),AH2O=A975A900,可确定1cm光程下纯H2O的A(以水为例,纯H2O的浓度为C=1000/18)u故可根据水相溶液中水的A来确定溶液的高度,即样本实际光程L)u通过L,将A校正为光程1cm条件下的AA=c LPathlengthcorrection光程校正技术原理A=c LA=A/L=c 1第15页,共78页,编辑于2022年,星期五Pathlengthcorrection光程校正技术优越表现1、将在微孔板上读出的OD值直接转换为1cm光程下的OD值(分光光度值),无需通过标准品,在UV区可直接在微孔板上检测出核酸、蛋白的浓度,提高实验的平行性2、将传统酶标仪(M
10、icroplateReader)的检测精度提高到微孔板分光光度计(MicroplateSpectraphotometer)的水平第16页,共78页,编辑于2022年,星期五光吸收模式技术参数光源:氙灯(Xenonflashlamp)波长选择:双单色器(Doublemonochromator)波长范围:2001000nm,1nm递增量带宽:5nm检测器:光电二级管(PDT)解析度:0.001Abs线性范围:04Abs450nm,2%(96孔板)准确性:1%,4001000nm(0-3Abs)2%200399nm(0-2Abs)精确性:SD0.001Abs或CV0.5%450nm(0-3Abs)光
11、径校正技术:具有PathlengthCorrection读板类型:6、12、24、48、96&384孔板测量速度:15秒/96孔板;45秒/384孔板第17页,共78页,编辑于2022年,星期五123123激发光激发光能量损耗能量损耗荧光发射光信号荧光发射光信号S0S1S1TimeExcited-state lifetime荧光检测模式原理Light第18页,共78页,编辑于2022年,星期五CuvettebasedandmicroplatefluorometerExcitationBeamAreaofDetectedEmissionEmissionBeamStandard90opticsan
12、glesinacuvette-basedfluorometerExcitationBeamBeamSplitterEmissionBeamTypicalPlate-ReadingFluorometer第19页,共78页,编辑于2022年,星期五VarioskanFlash荧光光路-四光栅u双激发光/双发射光(四光栅)设计方式:激发光采用双单色器进行分光,发射光同样采用双单色器进行分光u该设计方式最大程度减少了游离杂散光的通过,产生最为纯的单色光,降低了杂散光干扰,避免了激发光反射光对发射光的干扰,大大提高了荧光实验的信噪比,ExExEm第20页,共78页,编辑于2022年,星期五Variosk
13、anFlash荧光四光栅设计的优势第21页,共78页,编辑于2022年,星期五连续光谱荧光较滤光片荧光的优势Stokes shiftFluorophoresApplicationsExEmPro-QEmerald488Glycoproteinstains510520GreenBODIFFPermeantcellstains522529BODIFYFLActin,transferrin,phosphatidicacid,Receptors,enzymes,etc.505512BODIFYFLLDLLowdensitylipoproteinstain515520AlexaFluorTransfer
14、rin555565PerylenePhosphocholinestain440450GreenDND26Lysozymestain504511新的荧光染料,窄新的荧光染料,窄stokesShift1、适合于绝大多数荧光染料实验,无需更换滤光片2、可进行荧光光谱扫描,优化实验条件,选择最佳激发/发射波长,提高实验的灵敏度3、可检测新型荧光染料(stokesshift较窄)和紫外区荧光激发实验第22页,共78页,编辑于2022年,星期五连续光谱荧光较滤光片荧光的优势连续光谱荧光较滤光片荧光的优势u半峰宽(HBW)wavelengthrangeof50%fluorescenceexcitationo
15、remissionattainmentoffilter通常荧光滤光片的带宽在25-55nm之间u为避免HBW的重合,滤光片式机器往往会选择并不位于最佳激发/发射位置的滤光片来提供波长,其结果造成荧光信号变弱,降低了检测灵敏度同种荧光染料选择不同位置激发产生不同强度的发射光第23页,共78页,编辑于2022年,星期五VarioskanFlash荧光检测-孔扫描,顶部、底部读数Top readingBottom readingMicrowell scanningVarioskanFlash!AbsorbanceFluorescenceLuminometrymicrowellscanningtopa
16、ndbottomreading第24页,共78页,编辑于2022年,星期五VarioskanFlash荧光光谱扫描-荧光实验优化定量实验需确定荧光染料最适激发/发射波长对于已知荧光实验体系,通过光谱扫描可优化实验条件:许多荧光燃料对环境较敏感,如buffer,pH及温度的改变,因此需要优化实验条件,找出最佳波长用于多标记及FRET实验检测样品及试剂纯度监测试剂或结合物的稳定性Fig.2pHdependenceof4-MeUEmissionspectraFig.1.pHdependenceof4-MeUExcitationspectra第25页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioska
17、nFlash荧光检测器-光电倍增管(PMT)增益自动可调AutoRange(自动调节)最广的读数范围和最好的灵敏度Manualrange比自动设范围读数更快:High range用于高浓度样品Low range范围较窄但灵敏度高范围较窄但灵敏度高Medium range灵敏度处于二者间,因此所测浓度亦介于二者间第26页,共78页,编辑于2022年,星期五荧光模式技术参数光源:氙灯(Xenonflashlamp)波长选择:激发光2个单色器,发射光2个单色器激发光波长:200-1000nm发射光波长:270-840nm带宽:激发光:5nm或12nm;发射光:12nm波长递增量:1nm检测器:光电倍
18、增管(PMT)灵敏度:顶部检测:0.4fmol荧光素/孔(黑色384板)底部检测:106(黑色384板)读板类型:6、12、24、48、96、384、1536孔板测量速度:15秒/96孔板;45秒/384孔板;135秒/1536孔板第27页,共78页,编辑于2022年,星期五时间分辨荧光模式第28页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan-TRF检测原理第29页,共78页,编辑于2022年,星期五蛋白活性分析时间分辨荧光技术免疫分析免疫分析(TRF-ELISA)第30页,共78页,编辑于2022年,星期五多标记荧光模式第31页,共78页,编辑于2022年,星期五荧光共振能量转移F
19、RET检测WavelengthEx/EmDonorAcceptorDistance()Transfer efficiency(%)第32页,共78页,编辑于2022年,星期五时间分辨能量转移实验:PerkinElmerLANCE根据能量转移从Eu标记的抗体到受体SA-APC的原理使得受体发荧光Source:PerkinElmerCorp.websitehttp:/第33页,共78页,编辑于2022年,星期五化学发光模式第34页,共78页,编辑于2022年,星期五化学发光检测模式原理123123化学发应过程中产生的能量 能量损耗发光信号S0S1S1TimeExcited-state lifeti
20、meCH、ATP发光信号很微弱,需仪器具有很高的检测灵敏度,amol水平;荧光信号相对较强,一般检测器灵敏度在fmol水平Luminesence:Chemi-luminescenceBio-luminescence第35页,共78页,编辑于2022年,星期五对于闪式反应类型(Flashtype),仪器需配有自动加液装置全程跟踪快速动力学反应过程,保证数据的完整性有些实验需要先后加入两种液体,为保证无须中止测读即可进入下一反应,如dual-luciferase报告基因的实验。化学发光反应类型-Glow&FlashtypeNeedInjector第36页,共78页,编辑于2022年,星期五sing
21、le-and dual-luciferase reporter genes(荧光素酶)(荧光素酶)第37页,共78页,编辑于2022年,星期五化学发光模式技术参数微孔板格式61536孔板,光谱扫描6384孔板波长选择所有波长,滤光片和光栅波长范围360-670nm,光谱扫描:270-840nm灵敏度7amolATP/孔,flashATPreaction,384-wellplatepreliminaryspecifications)第38页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan微孔板格式光吸收模式下可读:6,12,24,48,96&384孔板荧光模式下可读:6,12,24,48,
22、96,384&1536孔板;覆盖了从实验研发到高通量检测的各种应用-根据通量要求,优化实验测定至不同板型高密度(孔数)板,提高了通量并减少了试剂用量,允许了更多的实验重复-能直接测量细胞培养板,定区扫描功能可对每一孔进行多点测量,从而保证了整孔读数。这对基于细胞类实验尤为重要,因为细胞常常不均匀生长第39页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan内置分液器u内置分液器,可分11000l液量,递增量1l,优化动力学测量分液体积:11000l,1l增量适用板型:6384孔板分液管嘴尺寸:D.tip0.25(0.25mm)可分1-20lD.tip0.40(0.40mm)可分5-1000
23、1、分液和测量同步进行,使快速动力学反应在一开始即可被测量,如酶动力学,Ca 2+通量2、动力学测量的时间很容易被控制,可以使实验自动化,如DNA 定量(Hoechst dyes,PicoGreen)3、方便处理有毒液体减少处理有毒液体的时间4、结果可靠,无人为误差,可重复性高分液速度可调,可优化实验结果分液速度可调,可优化实验结果!第40页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan 分液器分液器-Ca2+流实验流实验第41页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan 分液器优势分液器优势5-10%better50%better第42页,共78页,编辑于2022年,星期
24、五Varioskan温度控制装置1.Upperheater2.Universaltrayframe3.96-welladapter孵育器主要由两部分组成:固定的上部加热器 可移的通用托板盘温度范围(室温+4)Cto45C孔间的差异性:0.4C孵育器支持24-to1536-孔板上部加热器比下部稍热,防止板盖水汽凝结(可带盖检测)上部加热器比下部稍热,防止板盖水汽凝结(可带盖检测)使用通用托板盘和特别的板适配器,可进行孵育使用任何托板盘和适配器都能用上部加热器进行加热1.2.3.第43页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan操作自动化与机械臂兼容,方便系统全自动化机械臂专用的托板盘
25、,其设计允许机械臂方便地取放板机械臂从上、左、右及前方都能进入机械手爪可从正面或侧面抓握SkanIt软件带有特别的远端控制界面,可与LIMS及全自动系统整合第44页,共78页,编辑于2022年,星期五Varioskan应用概述u光吸收检测功能光吸收检测功能免疫诊断:ELISAs蛋白质定量:A280,BCA,Brafold,Lowery核酸定量:A260,DNA,RNA,A260/A280细胞增殖、毒性实验:MTT,XTT酶活、酶动力学实验:VmaxandKm计算,内毒素检测细菌生长检测:BacterialGrowthAssay蛋白活性检测u荧光(时间分辨荧光)检测功能荧光(时间分辨荧光)检测功
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