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如何选购凝胶成像分析系统
点击次数:2217 发布日期:2019-3-12  来源:本站 仅供参考,谢绝转载,否则责任自负
关键词:
   分析系统,多色荧光成像分析系统,多功能活体成像分析系统
 
一 、前言:
分子生物学作为一门基础科学,分子生物学已渗透到现代生物学的各个学科分支,随着生物学理论与实验方法的不断进步,它的应用领域也在不断扩大。现在,生物学的影响已经扩展到食品、化工、环境保护、能源、冶金等等诸多领域的发展。
生物学的分支学科各有一定的研究内容而又相互依赖、互相交叉。此外,生命作为一种物质运动形态,有它自己的生物学规律,同时又包含并遵循物理和化学的规律。因此,生物学同物理学、化学有着密切的关系。生物分布于地球表面,是构成地球景观的重要因素。因此,生物学和地学也是互相渗透、互相交叉的。
 
二、如何选购购凝胶成像分析系统
数字影像技术讯速发展,成为数码产品及分子影像产品的风向标,灵敏度越来越高,自动化程度也更高,设计也更加人性化,逐渐变得像傻瓜照相机一般易用。另外,外型也更加小巧、时尚。分子成像分析系统的实际应用逐渐的普遍化,市场上有很多种分子影像成像分析系统,如何选购呢?长沙雅力生物科技有限公司为您指明方向!
(一)、根据产品应用范围来区分:
1、普通凝胶成像分析系统:适用于对蛋白凝胶电泳(考马斯染色,银染)等可见光样品,以及DNA/RNA(EB、TLC plates、SYBR Green)等紫外;进行图象采集并进行定性和定量分析;
2、化学发光成像分析系统:适用于化学发光/紫外光/可见光凝胶成像分析系统,如ECL、ECL PLUS、Southern、CDP Star、CSPD、Northern和Western杂交的化学发光等各种化学发光暴光后的样品检测;
3、多色荧光成像分析系统:适用于荧光/化学发光/可见光凝胶成像分析系统,如:EB 、TLC plates、GFP plates、SYBR Green、SYBR Gold、SYBR Safe、Sypro Red、Sypro Orange、Texas Red、Rhodamine Red、Fluorescein、Deep Purple、Cy2、Cy3、Cy3.5、Cy5、荧光板等的样品检测;
 
4、多功能活体成像分析系统:适用于生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)两种技术。生物发光是用荧光素酶(luciferase)基因标记细胞或DNA,而荧光技术则采用荧光报告基团(GFP、RFP),或 Cyt及dyes等荧光染料进行标记;
 
三、凝胶成像分析系统的组成
的基本骨包含:CCD相机,暗室和分析软件。不过其功能不仅对琼脂糠凝胶进行成像,现在的成像仪趋向于多功能化,还适用于蛋白胶、发荧光的胶、印迹膜和菌落平板等应用。在Western Blot方面,高性能的CCD分子成像系统能与胶片媲美。
CCD是电荷耦合器件(Charge Coupled Device)的英文名称缩写,是一种光电转换器件。是凝胶图像系统的核心部件。绝大多数对数码相机都有一定的了解,不少人还是这方面的专家。有人把数码相机的像素看得很重,但比较之后发现,有些400万、500万像素的相机拍出来的片子没有300像素的机子拍出来的好,这是为什么?
其实,影响成像的因素很多,衡量CCD好坏的指标,有分辨率,CCD尺寸,动态范围,灵敏度,量子效率,信噪比等,其中像素数以及CCD尺寸是重要的指标。其实是说感光器件的面积大小,这里就包括了CCD感光器件的面积越大,也即CCD面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。
为了方便您更了解CCD的大小,现列举目前市场上所应用的CCD规格如下:
1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线16mm。
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm,对角线11mm。
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm,对角线8mm。
1/3英寸——靶面尺寸为宽4。8mm*高3。6mm,对角线6mm。
1/4英寸——靶面尺寸为宽3。2mm*高2。4mm,对角线4mm。
CCD的分辨率由低到高:从45万左右,100万左右,140万左右,200万左右,300万左右,400万左右,500万左右,甚至还有更高的,根据CCD的温度有可以分为常温CCD相机和制冷CCD相机,制冷CCD:在相同满井电子的CCD,降低CCD噪音,就能提高CCD的监测能力,热或者暗电流对于CCD都是噪音,噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。在曝光超过5-10秒,CCD芯片就会发热,没有致冷设备的芯片,“热”或者白的像素点就会遮盖图像,图像到处可见雪花。CCD结构设计、数字化的方法等都会影响噪音的产生。当然通过改善结构、优化方法,同样能减少噪音的产生。
 

    制冷CCD的适用性:荧光及化学发光本身较弱,所以对CCD噪音的降低要求很高,应选用高分辨率数字冷却CCD相机结合高通透镜头系统,使其能够捕获到信号极其微弱的荧光及化学发光样品图像,并且能够*大程度的降低噪音,减少背景,提供出色的图像清晰度。另外可选激发光源及多位滤镜轮扩大了荧光/化学发光成像的应用范围。所以一般在荧光及化学发光观察时需要选择制冷CCD。所以制冷CCD相机优良是优异分子影像成像分析系统的未来的发展趋势和必须要求。
 
(1)、分辨率
分辨率的大小和像素值是分不开的,像素指得是CCD能分别的*小的感光元件,我们平时说的多少万像素就是这些感光元件的个数了。所以一般来讲像素越多,成像也就越清晰细腻,当然这其中还要受许多因素限制,下面会慢慢提到的。但是高像素也不一定是好的CCD,其原因就是像素大小(Pixel Size),也是很重要的因素,相同数目的像素,排列越密集,像素之间就越容易出现电流干扰,容易出现"噪点"等干扰成像质量的现象出现。由于制造工艺的限制,增加尺寸,成本将会以几何级数提高。
现在大部分厂家的CCD为了提高图像的灵敏度,会使用像素合并的技术,那么像素合并的意义是什么呢?
    像素合并是一种非常有用的功能,它可被用来提高像素的大小和灵敏度,如图所示分辨率为795512,像素大小为9u,当经过22合并后,变成398256,像素大小为18u.33合并后,变成265170,像素大小为27u,灵敏度提高9倍,这样每个像素大小为27u.
 
(2)、动态范围值
动态范围表示在一个图像中*亮与*暗的比值。
灰阶表示在一种表征光亮度的方法,12bit表示从*暗到*亮等分为212=4096个级别,16bit即分为216个级别,可见bit值越高能分出的细微差别越大,如图下面这张图片人眼只能分辨出40个灰阶,而对于一台12bit的仪器能分辨出4,096个灰阶。值得一提的是,目前来说,市场上主流的凝胶成像的CCD以12bit为主,16bit的仪器一般情况下,分辨率均在200万像素左右,对于真正的16bit,而像素值又近400万的CCD是非常少见的。
 
 
 
12bit与16bit在图像分辨上的区别
 
对动态范围进行量化需要一个运算公式,即动态范围值 = 20 log (well depth/read noise),其中Well depth代表是满井电子,是CCD饱和时能接受的电子信号总值,read noise是读出噪声(以电子数来表示),每个CCD在读数的过程中都会产生噪声,噪声越小,监测灵敏度越高。其中满井电子与CCD的bit值是相关的,通常下,bit值越高,满井电子的数值越大。
举例如下:
Well depth = 85,000 个电子, read noise = 12 个电子
Dynamic range = 20 log (85,000/12), or 77dB.
动态范围的值越高CCD性能越好。
 
(3)、量子效率  
CCD的量子效率也称像素灵敏度,指在一定的曝光量下,像素势阱中所积累的电荷数与入射到像素表面上的光子数之比。不同结构的CCD其量子效率差异很大。比如100光子中积累到像素势阱中的电荷数是50个,则量子效率为50%(100 photons = 50 electrons means 50% efficiency)。值得注意的是CCD 的量子效率与入射光的波长有关。
 
(4)、信噪比
   
    说到信噪比就不得不提到暗电流了,
暗电流是导致CCD噪音的很重要的因素。暗电流指在没有曝光的情况下,在一定的时间内,CCD传感器中像素产生的电荷。我们在做化学发光检测的时候,需要的曝光的时候比较长,这样导致CCD产生较多的暗电流,对图像的质量影响非常大。通常情况下通过降低CCD的温度来*大限度的减少暗电流对成像的影响。下图表明了暗电流与温度的关系,从图中我们可以看出,CCD产生的暗电流随着温度下降而减少,但是在-23℃下曲线开始趋于平缓,由此可以看出温度并非需要无休止的降低的。所以在选择冷CCD时,温度在-25℃(优良温度,非室温以下)下一般就可以达到您的要求了。
    有的CCD是在图像*终生成后,通过软件去背景来扣除暗电流,对于信号远远强于背景的有一定效果,但是对于弱信号处理过程中会产生越来越多的错误。
以上是关于CCD的原理和影响因素的一些介绍,
 
(5)、光学镜头
光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣,影响算法的实现和效果。光学镜头规格繁多,有时不免头晕。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头,长焦镜头;从视场大小分有广角、标准,远摄镜头;结构上分有固定光圈定焦镜头,手动光圈定焦镜头,自动光圈定焦镜头,手动变焦镜头、自动变焦镜头,自动光圈电动变焦镜头,电动三可变(光圈、焦距、聚焦均可变)镜头等。
 
(6)滤光镜片
荧光:EB 、TLC plates、GFP plates、SYBR Green、SYBR Gold、SYBR Safe、SYPRO Red、SYPRO Orange、Texas Red、Rhodamine Red、Fluorescein、Deep Purple、Cy2、Cy3、Cy3.5、Cy5、荧光板等
   (要根据具体的激发光源和滤镜来决定)
光源
激发波长
吸收波长
染料
Blue
475nm
537nm
SYBR Green、SYBR Gold、SYBR Safe、SYPRO Orange、Cy2等
Green
534nm
606nm
SYPRO Red、Cy3等
Red
632nm
609nm
Texas Red、Rhodamine Red 、Cy5等

(7)、数据传输
IEEE1394总线是一种目前为止*快的高速串行总线,火线(IEEE1394)支持的传输速率有100Mbps,200Mbps,400Mbps,*高的传输速度为400Mbps/s。对于各种需要大量带宽的设备提供了专门的优化,接口可以同时连接63个不同设备,IEEE1394同USB一样,支持带电插拨设备。IEEE1394同样支持即插即用,现在的WIN98 SE、WIN2000、WIN ME、WIN XP都对IEEE1394支持的很好,在这些操作系统中用户不用再安装驱动程序,也能使用IEEE1394设备。
 
(8)、软件功能
不论何种计算机,它们都是由硬件和软件所组成,两者是不可分割的。人们把没有安装任何软件的计算机称为裸机。凝胶成像分析系统也不例外,硬件设备再好,如果不配上好的软件,也无法发挥它应有的功能。作为凝胶成像系统软件功能和用途都基本相似,这里我们介绍一下*关注的几个特点:
 
A、软件的基本功能:可对不同样品,如条带,斑点,克隆,芯片,细胞或者活体动物等,进行定性、定量分析,加批注,输出图像等操作。
B、图像采集方式:对于化学发光或多色荧光产品,软件应具备电影模式,可以进行图像多祯累计功能来增强线性动态范围和数据准确度。
C、操作简便,软件应具备操作辅助工具,使软件操作更简单易用。*好采用三步式泳道及条带分析可以快速计算蛋白质和核酸的分子量及含量。
D、数据库功能也是必不可少的,这样可以检索、分类或比较所有生成的图像。可利用不同的显示算法程序图像化显示条带差异。
E、曝光方式:应采用单一曝光、多重曝光,累计曝光,延时(定时)曝光多种模式可选。
F、记忆功能:软件能记忆并自动调用成像数据,这样你不用每次设置就能获得重复性好的结果。
G、软件应配备两套以上,使用单机版,多用户版或网络版,用户可彼此独立操作,互不干扰,互不混淆。
来源:上海嘉鹏科技有限公司
联系电话:021-36162366
E-mail:sh-jiapeng@163.com

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