凝膠成像系統介紹、選購、使用等常見問題
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本文是由上海巴玖小編精心為您整理的，詳細的介紹了凝膠成像系統的構成、分類、原理、使用、選購等問題，希望能對您有幫助。
凝膠成像系統可以對樣品進行定量和定性的分析如：蛋白質、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸等其他生物分子的分離純化結果作定性分析。
凝膠成像系統都有成像系統（一個拍攝系統、一個帶有特殊光源的暗箱）與獲取和分析凝膠圖片的軟件系統組成。
1、成像系統包括：相機，暗室，透射儀，UV和白光照明、琥珀色濾光玻片和UV防護罩等小配件。CCD是凝膠圖像系統的核心部件。它是電荷耦合器件(ChargeCoupledDevice)的英文名稱縮寫，是一種光電轉換器件。
2、軟件系統
凝膠圖片的軟件系統可以對攝取的圖象進行亮度調整和圖象優化,以降低圖象本底噪聲。一般經過這樣處理以后能得到清晰的凝膠圖片，進而對樣品進行定量或定性的分析。
定量分析技術是由光源發出的光照射到樣品，不同的樣品對光吸收的量有差異，從而照相所得的圖像上面的樣品條帶的光密度也會有差異。光密度與樣品的濃度或者質量成線性關系。將未知樣品的光密度與已知濃度的樣品條帶的光密度進行比較，可以得到未知樣品的濃度或者質量，做定量分析。凝膠成像分析系統定性的原理是：由于樣品在電泳凝膠或者其他載體上的遷移率不一樣，將未知樣品在圖譜中的位置與標準品在圖譜中的位置相比較，可以確定位置樣品的成份和性質，做定性分析。
凝膠成像系統的光源有四種，分別是透射紫外，反射紫外，透射白光，反射白光。
1、透射紫外：可激發多種熒光染料
2、反射紫外：紫外反射燈源使用并不廣泛，主要是提供非透明材質的DNA跑膠載體如紙層析等的成像需要而使用。但是在凝膠成像系統中紫外反射光源作為選配件不列入標配中。3、透射白光：用于可見光樣品拍攝，例如蛋白樣品膠的考馬斯亮藍或銀染后的觀察。
4、反射白光：用于樣品的定位和聚焦。
當然不通的波長也是不一樣的。紫外透射光源的波長是302nm，365nm、紫外反射光源的波長是254nm或365nm、鏡頭濾光片的波長是595nm/590nm，537nm，620nm，460nm
凝膠成像系統的分類可以大致分為普通凝膠成像分析系統，化學發光成像分析系統、多色熒光成像分析系統以及多功能活體成像分析系統這幾類。
1、普通凝膠成像分析系統：可以對蛋白電泳凝膠，DNA凝膠樣品進行圖象采集并進行定性和定量分析，樣品包括：EB、SYBRGreen、SYBRGold、TexasRed、GelStar、Fluoroscecin、RadiantRed等染色的核酸監測；以及CoomassieBlue、SYPROOrange、各種染色的蛋白質凝膠如考染等。
（1）普通凝膠成像分析系統RED
【簡單介紹】：
RED成像系統具有內置透射儀、帶8英寸觸摸屏的內置電腦、內置高分辨率科研級相機、自動化光學系統、三位濾光片輪。擁有透射光源，反射光源，以及三位濾光片輪的集成設計，可滿足大部分DNA和蛋白質凝膠染色實驗中常用的紫外熒光標記以及白光成像的激發和成像需要。圖像可以保存在USB記憶棒中或直接在數碼熱敏打印機上打印，方便用戶實驗記錄需要。
【技術參數】：
總像素：140萬總像素
位深：12bit（4096個灰階）
自動變焦鏡頭：F1.4，11.5-69mm；6倍變焦
透射紫外光源：365nm透射紫外燈箱，透射面積15×15厘米
樣品板：標配（用于盛裝凝膠）
濾光片輪：3個濾光片位置
反射白光光源：標配
濾光片：標配EB濾光片（590/50nm），選配綠色（620/40nm）、紅色（537/40nm）、
和藍色（460/40nm）濾光片
控制系統：內置計算機控制，WindowsXP操作系統，帶有8英寸的觸摸屏
圖像捕獲軟件：配套Pronto圖像捕獲軟件，曝光時間可調（20毫秒－1秒），可通過
觸摸屏在軟件上調節光圈，焦距和對焦，可選實時預覽模式，可以顯示飽和度，
一鍵敲擊即可完成拍照。
圖像分析軟件：可選配AlphaViewStandAloneSoftware圖像分析軟件
輸出的圖像格式：16bitTIFF或者8bitJPEG格式圖像
存儲：圖像可以通過USB端口存儲到U盤
打印：圖像可以通過USB端口連接打印機打印
系統體積：27x55x55cm(WxDxH)
2、化學發光成像分析系統：成像范圍涵蓋UV,EB,化學發光、紫外-熒光、有色及可見樣品成像。
（1）UVP EC3 化學發光成像分析系統
【技術參數】：
多功能的暗室，光密性非常好，給化學發光成像提供了理想中條件
專業手動變焦鏡頭 F1.2 12.5-75mm
光源選擇，包括頂置反射白光、紫外254nm、365nm 頂部光源用于檢測不透光樣品 如：照片、紙張、雜交膜，擴大了儀器的應用范圍
五位濾光輪設計標配四個濾光片
EtBr溴化乙錠 、SYBR Green 、 SYBR Gold 、考馬斯蘭
標配有超薄自發光白光屏，可折疊且高度可調
抽屜式紫外透照臺，可選配：單波長、雙波長、三波長透照臺
紫外安全門設置，開門即自動關閉紫外光源，保護實驗人員安全
防紫外觀察窗，無須開啟暗箱就可以觀察到樣品情況，更直觀，更安全
VisionWorksLS專業圖像分析軟件
配件：
BioLite 多波長光源 （選配件）
——通過連接光纖，將落射光源通入暗箱
BioLite是為BioSpectrum和EC3系統的活體動物、植物研究而設計的，同時可用
于多色熒光Western blots蛋白印跡成像和定量分析.
Biolite多波長光源是一個功率為150瓦的石英鹵素光源，通過連接光纖，將落射
光通入暗箱，為活體動植物的發光源以及多色熒光western blots提供了直接的
激發光源.其閉合的光路穩定的控制著光譜的輸出，因此提供了更優的信噪比和
重復性良好的測定結果.
BioLite具有6位的機械調光器，可以變化光強度.
設有8位濾光片輪,用戶可根據實驗需要選配不同發射波長的濾光片應用于不同熒光染料.
BioLite多波長光源可通過VisionWorksLS多功能軟件進行全自動控制.
轉換板：藍光板
3、多色熒光成像分析系統：成像范圍涵蓋UV,EB,化學發光、多色熒光熒光、有色及可見樣品成像。
Bio-Rad ChemiDoc MP多色熒光成像系統
【技術參數】：
髙至樣本尺寸：28 x 36 厘米
髙至成像面積：26 x 35 厘米
激發光源：透射紫外光和反射白光；選配透射白光轉換屏幕、XcitaBlue™ 藍光轉換屏和反射紅光、綠光和藍光 LED 模塊
光源控制：提供透射紫外、反射白光和適合化學發光的無光源為標準模式；選配反射紅光、反射綠光、反射藍光、透射白光和藍光轉換屏
檢測器：過冷 CCD
圖像分辨率：400 萬像素
像素大小 （H x V）：6.45 x 6.45 µm
冷卻系統：Peltier
CCD 冷卻溫度：–30°C（，可調節）
濾光片位置：6 個位置（5 個用于濾光片，1 個無濾光片，用于化學發光）
發射濾光片：包括 1 個（標配），4 個選配
動態范圍：>4 個數量級
像素密度（灰度）：65,535
動態平場：特定應用；所有應用
儀器尺寸（長 x 寬 x 高）：36 x 60 x 96 厘米
儀器重量：32 公斤
工作電壓：110/115/230 VAC（標稱）
工作溫度：10–28°C（推薦 21°C）
工作濕度（無凝結）：<70%
實驗步驟自動選擇：根據應用，用戶可自由選擇或調出已有程序
實驗步驟自動執行：由程序進行控制，會根據特定應用設置圖像區域、光源、濾光片、分析和報告
實驗步驟重復性：通過調用已有程序可完全重復，從圖像采集到定量分析報告，
自動對焦（科技智慧未決）：根據樣品位置高低和放大縮小設置校準對焦
圖像平場：每次運行時，動態反饋式優化校正
自動曝光：2 種用戶定義模式（強或弱條帶）
4、多功能活體成像分析系統：UVEB化學發光、多色熒光熒光、有色及可見樣品成像和離體組織和小型動物，及大型型動物。
【技術參數】：
CCD：4百萬像素,專業級制冷CCD,
鏡頭：10倍光學變焦鏡頭置于科技智慧COPI(封閉光路系統)中
成像面積：髙至20cm×20cm,低至2cm×2cm.連續可調
圖像獲取：真16bit,超過65，000級灰階
光源：高能氙燈（FX Pro系統）或高強度鹵素燈（FX系統）；數碼X 光
開端：檢查設備所需電源的連接，以及設備工作時所需是否準備完整。
第二步：打開凝膠成像系統的放叫板，將膠放于正中間的位置上并且關閉放膠板。
第三步：打開設備電源開關（綠色按鈕）。
第四步：打開軟件，開啟設備紫外燈。
第五步：點擊“掃描”按鈕，進行對樣本采集。
第六步：使用設備頂上的按鈕對焦距以及圖片的大小進行調節。
第七步：通過按鈕進行亮度的調節并點擊“集圖像”然后保存圖像。
第八步：關閉設備電源并且要清理放膠板。
前面說過凝膠成像系統可以對蛋白質、核酸、多肽、氨基酸、多聚氨基酸等其他生物分子的分離純化結果作定性分析。具體分析測量具體原理
1、分子量的定量分析
對于一般常用的DNA膠片利用分子量定量功能通過對膠上DNAMarker條帶的已知分子量注釋，自動生成擬合曲線并以它衡量得到未知條帶的分子量。通過這種方法所得到的結果較肉眼觀察估計要[accuracy]很多。
2、密度的定量分析
一般常用的測定DNA(脫氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)濃度的方法是紫外吸收法，但它只能測定樣品中的總核苷酸濃度，而不能區分各個長度片段的濃度。利用凝膠成像系統和軟件先將DNA膠片上某一已知其DNA含量的標準條帶進行密度標定以后，可以方便的單擊其他未知條帶，根據與已知條帶的密度做比較，可以得到未知DNA的含量。
3、密度的掃描分析
如在分子生物學和生物工程研究中，我們[much]常用到的是對蛋白表達產物占整個菌體蛋白的百分含量的計算。傳統的方法就是利用專用的密度掃描其結果并不能清晰的顯示。現在可以直接用白光照射的凝膠成像就能完成此項工作。
4、PCR定量
主要是指在PCR實驗擴增出來的條帶不是一條，那么可以利用軟件計算出各個條帶占總體條帶的相對百分數。PCR定量是對選定的幾條帶進行相對密度定量并計算其占總和的百分數，密度掃描時并對選擇區域生成縱向掃描曲線圖并積分。
對于不同型號的凝膠成像系統其功能大致相同但是特點卻不似全部一樣，以下講解的是多數凝膠成像系統的部分特點僅供參考。
1、結構設計
較為精巧的光學結構設計是電腦控制全密封一體式暗箱及輕觸式操作面板相互配合使用方便。
抽屜式全封閉的設計，拉開即自動切斷紫外光源，有效避免紫外線對人體的傷害。
方便于移膠和清潔，同樣可避免樣品間存在的痕量污染。
2、系統的軟件
供應高表現力、高分辨率黑白數字CCD相機，實時動態成像，成為了凝膠分析系統的核心部件。
高通透變焦鏡頭具有大范疇的變焦能力使其能對特殊的目標區域進行更[accurate細致的分析，供應更加銳利清晰的圖像質量。
軟件全自動控制紫外光源、白光板及成像系統的變焦，焦距和光圈等、
可以有效防止EB污染，更好地保護實驗人員安全。
系統裝有自動保護功能，具有定時功能。
防紫外泄露的觀察窗設計，便于用戶對核酸或蛋白質凝膠的直接觀察。
定時功能：如果使用者10分鐘內沒有輸入任何命令，紫外自動關閉延長紫外壽命。
關閉操作軟件，系統同時自動關閉紫外光源。
1、使用前注意事項
①首先要做好安全檢查的各項事情。
②要確保工作時環境電壓的穩定。如若不能確定是否穩定時使用時穩壓器。
③在使用凝膠成像系統之前應做好清洗工作，要確保在工作過程中不會造成交叉污染。
2、使用時注意事項
①注意開機順序，請先打開儀器的電源開關，然后打開開凝膠成像系統再打開電腦開關并打開軟件（QuantityOne）[much]后進入軟件。
②紫外凝膠照相時要防止EB污染儀器。照相后經廢膠取出，并用較軟的紙擦拭干凈。
③在使用紫外光源照相的過程中，不可以打開凝膠成像系統前面板。
④調焦時要輕，動作不要劇烈。
⑤使用儀器時，要將門及觀測臺關緊，否則將無法正常使用紫外燈。
⑥使用過程中如遇斷電，請及時將儀器電源關閉，直至重新來電。
3、其他注意事項
①保持觀測室內環境干燥，及時將遺留在觀測板上的水或其他液體檫干（可使用軟質紙，一般觀測用EB（溴乙錠）染色的凝膠時，注意不要污染儀器表面。
②盡可能不要將電腦連接到因特網或局域網上，同時在電腦上安裝殺毒軟件（推薦使用正版軟件），做到專機專用。
③較長時間不用儀器時，請將儀器用防塵罩蓋上。
④為延長燈管的使用壽命，請觀測好凝膠后及時關閉光源
1、像素
像素是要針對成像設備來看的，其實CCD本身的質量比單純的像素高低更重要。
2、芯片
CCD和CMOS在制造上的主要區別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體材料上。CMOS信號更為敏感，速度也更快。
3、CCD的主要技術參數
CCD的主要技術參數有CCD尺寸，有效像素，信噪比，采集位數等。
注意：其中CCD尺寸與信噪比都是影響成像的關鍵因素，尺寸越大能接受的信號就越多。
4、分辨率
分辨率的大小和像素值是分不開的，像素值是指CCD能分辨到的低至的感光元件。
5、動態范圍值
動態范圍決定著你能否同時在一張膠上同時看到強的信號和弱的信號，而且他們之間能保持比較好的定量關系。一般動態范圍采用數量級來表示，這個數越大，表明動態范圍越寬。
6、制冷CCD適用性
熒光及化學發光本身較弱，所以對CCD噪音的降低要求很高，應選用高分辨率數字冷卻CCD相機結合高通透鏡頭系統，使其能夠捕獲到信號極其微弱的熒光及化學發光樣品圖像，并且能夠髙至程度的降低噪音，減少背景，提供出色的圖像清晰度。
7、信噪比和暗電流
提到制冷CCD，我們就必須提到另外一個參數就是信噪比。圖象的信噪比應該等于信號與噪聲的功率譜之比；同樣的說到信噪比就要說暗電流了，因為暗電流是導致CCD噪音的很重要的因素。通常情況下，通過降低CCD的溫度來髙至限度的減少暗電流對成像的影響。
8、量子效率
CCD的量子效率也稱像素靈敏度，指在一定的曝光量下像素勢阱中所積累的電荷數與入射到像素表面上的光子數之比。
9、光學鏡頭
光學鏡頭是機器視覺系統中必不可少的部件，直接影響成像質量的優劣，影響算法的實現和效果。
10、數據傳輸的方式
IEEE1394總線是一種目前為止[much]快的高速串行總線，火線(IEEE1394)支持的傳輸速率有100Mbps,200Mbps，400Mbps，[tallest的傳輸速度為400Mbps/s。
11、具體的軟件功能
選擇好成像系統后，配套的軟件選擇也很重要。硬件設備再好，如果不配上好的軟件，也無法發揮它應有的作用
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