如何有效评价凝胶成像分析系统的技术性能-透射型光源-上

悟凝胶成像仪性能为图像分析开新局-3

      凝胶成像分析系统技术性能的发挥离不开软件应用模块和硬件配置的支持。光源组件作为基础要素之一，其配置很大程度上决定了系统检测的适用样品范围和功能。
      目前主流凝胶成像产品配置的检测光源有哪些，各自发挥何种功能？如何针对自身实验应用要求确定系统光源配置？此问题应在对目前市面各主流厂商凝胶成像分析仪所提供的各种检测光源做完梳理分析后再回答。
      凝胶成像分析仪的各种检测光源，可按光源、检测器与被检样品位置关系，分为透射型光源和反射型光源两大类。透射型光源是指光源、检测器分别安装于被检透明检测物品（凝胶）两侧，检测光可以直接射入和穿透凝胶，对光路上物品内部的生物分子有效检测、激发。而检测光源无法穿透的检测物，或被检生物分子分布于检测介质表面而非内部，如结合于PVDF印迹膜表面的蛋白、抗体等，此时检测光源、检测器位于检测物品同侧，检测器采集的是被检物品的反射光线或被检对象激发产生的荧光（Western Blot的多色荧光成像检测）。
      生物医学科研实验室凝胶成像分析系统所用的透射光源，既包括紫外透射台、紫外白光转换板，紫外蓝光转换板经典“三大件”，也涵盖了基于LED光学技术开发的透射白光板、透射蓝光板及新上市透射绿光台等绿色环保新宠。这其中，每种光源都关联着不同应用类型的样品。配置的细微差异，体现的是厂家、用户对适用样品的精心谋划与考量。

一、透射型光源的主要类型和功能
      目前，市面主流品牌凝胶成像分析仪配置的透射型检测光源，可划为5种类型。

1.1 单波长紫外透射台
      UV trans illuminator，紫外透照台或紫外透射台，是安装于凝胶成像分析仪主机暗箱底部的紫外透射灯箱。箱内为多只特定波长紫外灯管平行排列组成的阵列，顶部为对紫外光谱具有良好通透性能的特殊滤光玻璃窗。整个紫外透射台面范围紫外光照亮度均匀。
      常用紫外光源波长为302nm、365nm和254nm三种。不同品牌型号凝胶成像仪透射台紫外灯管配置存在区别。

表1 常用核酸、蛋白凝胶染料检测光谱特征表

      国内外众多凝胶成像分析仪厂家的紫外透射台，采用的是302nm波长这一激发“最大公约数”作为出厂标配。譬如，伯乐GelDoc Go凝胶成像分析仪内置的302nm紫外灯管，伯乐ChemiDoc Western成像分析仪标配302 nm Trans-UV；国产GenoSens 2000系列凝胶成像分析仪和ChemiScope 6200 Western成像分析仪均采用了302nm UV SMART 紫外透射台的标配以支持EB、Gel Red 等染料激发，实例不胜枚举。

       透射台内底座上安装的紫外灯管，属于可更换配件。伯乐GelDoc Go凝胶成像分析仪用户指南提示， 302nm UVB紫外灯管正常维护情况下，使用寿命可达3-5年。 

1.2 双波长紫外透射台
      表1数据表明，与302nm、254nm检测应用的声名显赫比，365nm的角色可谓无足轻重、相形见绌。
365nm处于大部分荧光染料吸收峰的边缘。虽然也能用于染料激发，但激发效能低，荧光信号弱，检测灵敏度不够。
      另一方面，365nm属于紫外家族中的UVA长波紫外线（波长范围320~400nm，长时间、大剂量辐射暴露情况下使裸露皮肤产生色素沉着（即医学黑斑效应）。与UVB中波紫外线(波长范围290~320nm，高剂量暴露会造成皮肤水肿、脱皮等损害)和UVC短波紫外线(波长范围200~290nm，尤其是254m消毒紫外线，长时间或高强度照射会破坏组织细胞和微生物DNA的损伤效应)的强悍比，小剂量短时间内的365nm辐射暴露安全风险极低。
人      们基于365nm波长紫外线这两个特点，将365nm与302nm组合开发了双波长透射台。这样可充分发挥302nm波长强大激发功能，确保荧光检测灵敏度和条带图像清晰。而借助于紫外防护屏(GelDoc Go UV Shield)等有效防护措施，进一步降低紫外线暴露风险的情况下，用365nm波长紫外的弱激发效应使样品发光，实现样品观察、识别和定位，便于对电泳凝胶条带切胶回收等样品处理操作。
      目前，包括Axygen GD-1000/GDBL-1000凝胶成像分析系统、AlphaImager HP凝胶成像分析仪、UVP BioDoc-It2凝胶成像仪（97-0763-02）在内，标配都采用了302nm、365nm的双波长紫外透射台。

1.3 三波长紫外透射台
      科研实验室中研究方向和技术手段多元化，使单靠302nm波长难以达到与全部研究应用要求有效匹配。

      表1表明，254nm波长光源在一部分核酸、蛋白荧光标记样品检测中具有重要价值。除了可作为470nm蓝光的“备胎”用于诸如Gel Safe、Gel Red、Gel Green、SYBR Green I/ II、GoldView等核酸染料凝胶检测外，254nm波长紫外在采用火烈鸟Flamingo、Oriole染料凝胶总蛋白检测和Pro-Q Emerald 300标记的糖基化蛋白检测中，激发效果独树一帜，不容忽视。
      但鉴于UVC紫外辐射的潜在风险，使人们对254nm检测应用极为忌讳。
      调研发现， 目前仅UVP BioDoc-It2凝胶成像分析系统（97-0765-02）等为数不多机型提供了包含254nm的254/302/365nm 3波长紫外透射仪。

（未完待续）