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如何挑選凝膠成像要訣

[2011/7/27]

　　Introduction

　　過去，研究人員為了確保凝膠結(jié)果完美需要進(jìn)行辛苦的工作：通過不斷重復(fù)進(jìn)行保存凝膠，或者凝膠存檔(a record of the gel)的工作，在記錄他們辛辛苦苦得來的凝膠結(jié)果上花費(fèi)了許多時(shí)間和精力。然而今天的我們已經(jīng)不再需要如此手工化的操作了，我們可以利用許多商品化的凝膠成像系統(tǒng)快速而準(zhǔn)確的記錄下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且可以方便地獲得分析和組織實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。而且凝膠成像系統(tǒng)也已經(jīng)不僅僅是作為一種凝膠記錄的手段，普遍應(yīng)用于蛋白、DNA的凝膠記錄中了，更是一種印跡分析，數(shù)據(jù)獲得的方式。

　　不管是什么用途，剛開始的時(shí)候凝膠成像系統(tǒng)的組件都是相似的。Alpha Innotech的產(chǎn)品經(jīng)理Hanh Lee就曾說，“表面上看來，所有的凝膠成像系統(tǒng)看上去和操作起來很相似：它們都有一個(gè)相機(jī)、一個(gè)黑暗的‘圍欄’與獲取和分析凝膠圖片的軟件！钡，更深入的進(jìn)行了解，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分凝膠成像系統(tǒng)提供了不同的產(chǎn)品特性來滿足不同科學(xué)研究的需要。

　　要挑選一個(gè)合適的凝膠成像系統(tǒng)，各人需要根據(jù)目前的預(yù)算和將來研究需要來決定，市場(chǎng)上有眾多的類型和型號(hào)可供選擇，但是大家要?jiǎng)?wù)必記住經(jīng)常留意最新的產(chǎn)品動(dòng)向——快速發(fā)展的光學(xué)技術(shù)和成像分析軟件也許能實(shí)現(xiàn)你以前想都不敢想的方便操作。

　　A range of specifications for far-ranging needs

　　首先值得一提的當(dāng)然是分別在在2004年和2006年獲得凝膠成像分析系統(tǒng)生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)獎(jiǎng)的Bio-Rad公司的產(chǎn)品，Bio-Rad公司提供了各種不同的產(chǎn)品特性滿足客戶的不同科學(xué)研究需要。例如，Bio-Rad公司的ChemiDoc XRS系統(tǒng)就是為高分辨率的化學(xué)發(fā)光和熒光成像用途設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)的特點(diǎn)包括：1.3兆的超級(jí)冷卻CCD照相機(jī)、一個(gè)緊密不透光的暗室、一個(gè)滑行的透射儀、一個(gè)的由軟件控制變焦、聚焦、光圈、實(shí)時(shí)成像和動(dòng)態(tài)平場(chǎng)處理的伸縮鏡頭。該公司還提供另外一種更基礎(chǔ)用途的型號(hào)Gel Doc XR，主要用于快速高分辨率成像，但沒有化學(xué)發(fā)光成像功能。該系統(tǒng)包含一個(gè)暗室、一個(gè)1.4兆像素的CCD照相機(jī)、UV和白光照明、琥珀色濾光玻片和UV防護(hù)罩。Gel Doc XR系統(tǒng)也可以升級(jí)為ChemiDoc XRS系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)都包含了圖像獲取和分析軟件 ——Quantity One。雖然像ChemiDoc XRS等系統(tǒng)的高科技特性對(duì)于新用戶來說聽起來有點(diǎn)不習(xí)慣，但是Bio-Rad公司的CCD成像技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Jill Raymond表示，“Bio-Rad的凝膠成像系統(tǒng)的關(guān)鍵特點(diǎn)就是設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易性——幾乎能滿足所有顧客的需要！

　　Bio-Rad公司還提供兩種分辨率更高和靈敏度更好的凝膠成像系統(tǒng)型號(hào)：VersaDoc Model 4000和VersaDoc Model 5000。VersaDoc Model 4000系統(tǒng)具備一個(gè)3.2兆像素的CCD相機(jī)，提供了最佳的分辨率。該系統(tǒng)尤其適用于蛋白組分析，例如可以利用Quantity One 1-D分析軟件來估計(jì)蛋白樣品的分子量和數(shù)量，也可以利用PDQuest 2-D分析軟件來分析蛋白表達(dá)產(chǎn)物的差異。

　　VersaDoc Model 5000系統(tǒng)則運(yùn)用了高級(jí)的量子效應(yīng)、藍(lán)光增強(qiáng)的CCD相機(jī)，該相機(jī)通過過冷光源(supercooled)來優(yōu)化低亮度情況下的圖片成像。通過Quantity One 1-D分析軟件就能輕松估計(jì)樣品的豐度差異。

　　知名的Alpha Innotech公司在科學(xué)研究和預(yù)算要求方面也提供了廣泛的，可供選擇的產(chǎn)品，比如目前相對(duì)新型和高端的產(chǎn)品——FluorChem SP，這是一種可以用于化學(xué)發(fā)光、熒光、和可見光應(yīng)用的產(chǎn)品。

　　Alpha Innotech公司宣稱通過FluorChem SP，希望能設(shè)定近期發(fā)展起來的電子致冷型CCD(cooled CCD camera)相機(jī)技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括分辨率、靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和性能等方面的標(biāo)準(zhǔn)。而且Alpha Innotech也相信他們公司提供的相機(jī)產(chǎn)品的規(guī)格有著其他公司不能比擬之處：高分辨率(科學(xué)研究級(jí)的CCD)、4兆象素、低信噪比、低暗電流(dark current)、絕對(duì)的和可調(diào)的制冷溫度(用于更高端的系統(tǒng))。

　　除了4兆象素的分辨率外，F(xiàn)luorChem SP還提供了Alpha Innotech公司的AlphaEaseFC軟件。其特有的算法通過三維圖像輪廓成像、圖像銳化和降低信噪比等技術(shù)改進(jìn)了成像分辨率。AlphaEaseFC軟件提供了可以簡(jiǎn)單易用的單擊完成1D泳道分析、2D點(diǎn)密度、MW/Rf(分子量/遷移率)計(jì)算、克隆和細(xì)胞計(jì)數(shù)、微量滴定盤分析、芯片分析、物距測(cè)量和凝膠評(píng)分等功能。

　　另一方面，Alpha Innotech公司也提供給用戶一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇——入門級(jí)的AlphaDigiDocRT 2產(chǎn)品，這是一種實(shí)時(shí)的凝膠成像系統(tǒng)，只要具備一臺(tái)電腦(通過USB連接)、一臺(tái)UV透射儀就能使用。當(dāng)然這是一種stand-alone版的成像產(chǎn)品，也就意味著它不具備一些昂貴的系統(tǒng)提供的許多圖像分析選項(xiàng)。

　　AlphaDigiDocRT 2具有高達(dá)8兆的分辨率(8位灰度或者24位彩色成像)、在軟件控制下具有4倍的光學(xué)變焦和自動(dòng)聚焦等性能。該系統(tǒng)還包含了AlphaEaseFC圖像獲取軟件，用于控制變焦、自動(dòng)聚焦、分辨率和曝光時(shí)間，含有自動(dòng)圖像增強(qiáng)和數(shù)據(jù)管理工具，除此之外AlphaDigiDocRT 2外形小巧，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，是小型和擁擠的實(shí)驗(yàn)室的理想選擇之一。

　　The importance of upgradeability

　　假如你現(xiàn)在就需要一臺(tái)凝膠成像系統(tǒng)，雖然目前你們實(shí)驗(yàn)室很小并且預(yù)算很緊，或者你不需要很多花俏的凝膠成像系統(tǒng)的功能，但是預(yù)知將來可能會(huì)需要更多復(fù)雜的性能的時(shí)候，最好購買一臺(tái)能允許你升級(jí)到滿足你將來需要的凝膠成像系統(tǒng)。

　　有一些公司提供了這種服務(wù)，比如Alpha Innotech公司——任何顧客購買了帶有DE-500操作室的入門級(jí)凝膠成像系統(tǒng)，就對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)而不需要買一套全新的系統(tǒng)。另外以上提到的Bio-Rad公司的GelDoc XR 和ChemiDoc XRS也是可升級(jí)的系統(tǒng)。

　　除此之外，Kodak公司的分子成像系統(tǒng)就其高級(jí)市場(chǎng)專員Allison Sova的表述：“Kodak公司的Gel Logic的凝膠成像系統(tǒng)家族使得研究者能選擇目前所需要的性能，并且可以將來可以經(jīng)濟(jì)而簡(jiǎn)易的升級(jí)系統(tǒng)以滿足將來的需要。簡(jiǎn)單的來說，Kodak公司提供給研究者更大的靈活性來滿足他們實(shí)驗(yàn)室對(duì)成像能力不斷增加的要求”，也是一種可以升級(jí)的系統(tǒng)。

　　Kodak’s Gel Logic 100是Kodak公司的基礎(chǔ)型成像系統(tǒng)，它包含一個(gè)1兆象素的數(shù)碼CCD相機(jī)、一個(gè)Gel Logic成像操作室、一個(gè)溴化乙錠帶通濾波器。并且Kodak公司award-winning Molecular Imaging軟件提供了其他成像系統(tǒng)所沒有的特性，該軟件可以在Mac操作系統(tǒng)或者Windows操作系統(tǒng)中使用。假如Gel Logic 100系統(tǒng)還不能滿足你的需要，Kodak公司還提供了完整系列的數(shù)碼凝膠成像和印跡成像系統(tǒng)——DNA 和 RNA凝膠成像，或者蛋白凝膠、印跡、或者平板成像等。

　　比如Gel Logic 2200數(shù)碼成像系統(tǒng)，Gel Logic 2200數(shù)碼成像系統(tǒng)是Kodak公司頂級(jí)的凝膠成像系統(tǒng)。 Gel Logic 2200運(yùn)用了2.2兆像素致冷型CCD相機(jī)，適用于更高靈敏度的化學(xué)發(fā)光和低亮度熒光檢測(cè)，該系統(tǒng)還整合了白光和紫外光光源。Kodak公司稱，該系統(tǒng)能檢測(cè)皮摩爾至飛摩爾水平的熒光信號(hào)，達(dá)到與放射性自顯影膠卷一樣的靈敏度。

　　另外，大范圍生產(chǎn)凝膠成像系統(tǒng)的廠商還有Syngene——Synoptics公司的一個(gè)分公司。Synoptics公司的Paru Oatey說“基本上你可以根據(jù)研究需要和經(jīng)費(fèi)預(yù)算來選擇相機(jī)、光源和濾光鏡等配置，這將確保不會(huì)在一個(gè)系統(tǒng)中不需要的部件上花費(fèi)多余的錢！

　　InGenius是Syngene公司的低預(yù)算型凝膠成像產(chǎn)品，可以根據(jù)選擇不同的相機(jī)達(dá)到不同的分辨率。InGenius系統(tǒng)小巧易用，包括一個(gè)暗室，一個(gè)0.3-2兆像素的CCD相機(jī)(視型號(hào)而定)。

　　G Box是該公司的另一個(gè)高端產(chǎn)品，一個(gè)更先進(jìn)的凝膠成像和分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)不同的應(yīng)用選擇三種不同分辨率的CCD相機(jī)，可以選擇自動(dòng)伸縮鏡頭或者手工鏡頭，電腦驅(qū)動(dòng)或者手動(dòng)濾光選擇器，根據(jù)不同用途的光源選擇，符合人體工程學(xué)外形設(shè)計(jì)的暗室。Syngene公司最近推出了一款高分辨率的G Box型凝膠成像產(chǎn)品——G Box Chemi XT16，該系統(tǒng)具有一個(gè)超致冷型、低噪音、高分辨率的4兆像素的CCD相機(jī)，適合靈敏的化學(xué)發(fā)光用途。除了自帶的暗箱外，系統(tǒng)還包括安置在頭頂?shù)陌坠夂妥贤夤馔干涔庠础Ｃ恳慌_(tái)G Box系統(tǒng)都提供了GeneTools分析軟件，該程序能使許多單調(diào)乏味的工作自動(dòng)完成，例如分子量分析和點(diǎn)帶匹配等。