引言

核酸（DNA、RNA）、蛋白質(zhì)等生物樣品的微量紫外吸光度及濃度的檢測，有助于基因測序、基因篩查、分子育種和動物克隆等生命科學(xué)的研究。多家生命科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)設(shè)備供應(yīng)商已將海洋光學(xué)的微型光纖光譜儀應(yīng)用在了其微量或者超微量紫外分光光度計(jì)設(shè)備中，并實(shí)現(xiàn)了全波段200-850nm，或者單波段260、280nm處，2ul以下單鏈核酸（dsDNA）、雙鏈核酸（ssDNA）、RNA、蛋白質(zhì)、熒光探針標(biāo)記物、糖類、醛類等生物大分子以及細(xì)胞培養(yǎng)液等的紫外及可見吸光度和濃度的檢測，測量精度達(dá)到±0.001Abs，重復(fù)精度達(dá)到±2%，實(shí)現(xiàn)定量的濃度范圍達(dá)到0.05-4000ng/ul，甚至到10，000ng/ul，波長精度達(dá)到2nm以下，吸光度值測量的范圍0-80Abs，甚至到500Abs?？梢詰?yīng)用在對這些物質(zhì)的檢測中，海洋現(xiàn)有客戶，已使用海洋光學(xué)光譜儀，測到微量核酸、蛋白質(zhì)樣品的紫外吸光度。樣品體積0.5-2.5ul的核酸濃度檢測、熒光標(biāo)記探針檢測、蛋白質(zhì)濃度檢測、比色法蛋白濃度檢測、糖類、醛類等生物大分子檢測和細(xì)胞培養(yǎng)液檢測。

鮭魚精子DNA吸光度檢測結(jié)果

半個世紀(jì)以來，生命科學(xué)各領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)展，由于20世紀(jì)50年代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的發(fā)現(xiàn)，人類找到了組成生命的基本單元，對人類基因組20%的測序已達(dá)到99.99%的準(zhǔn)確率和完成率，今后將要繼續(xù)發(fā)現(xiàn)于闡明大量新的重要基因，諸如控制記憶與行為的基因，控制細(xì)胞衰老與程序性死亡的基因，新的癌癥基因與YZ癌癥的基因，以及與大量疾病有關(guān)的基因。20世紀(jì)70年代后，分子生物學(xué)的發(fā)展，以基因工程為代表的生物工程的出現(xiàn)，生物技術(shù)通過對DNA鏈的精確切割與有目的地重組，使有目的地改良生物的性狀與品質(zhì)成為可能。在所有這些生命科學(xué)的重大研究內(nèi)容中，基因、蛋白質(zhì)、熒光標(biāo)記物以及細(xì)胞培養(yǎng)液等物質(zhì)的定性與定量表征則是對各類生物工程、醫(yī)藥病理研究的關(guān)鍵內(nèi)容。由于這些物質(zhì)對不同波長的光波表現(xiàn)出特征地吸收特性，我們通常用紫外-可見吸收光譜來檢測生物分子，從而獲得有關(guān)濃度和樣品純度的重要信息。

海洋光學(xué)微型光線光譜儀的微量紫外-可見分光光度計(jì)定制化（OEM）

微量紫外-可見分光光度計(jì)的研發(fā)需要經(jīng)歷四個階段，分別為概念驗(yàn)證、原型機(jī)開發(fā)、試產(chǎn)及量產(chǎn)。海洋光學(xué)多年累積的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可以幫助客戶輕松應(yīng)對不同環(huán)節(jié)及階段所面臨的挑戰(zhàn)。

海洋光學(xué)OEM流程示意

當(dāng)原理性驗(yàn)證/概念驗(yàn)證完成并確認(rèn)思路可行時，海洋光學(xué)依靠模塊化產(chǎn)品，深厚光學(xué)知識，足夠的適用性以及遍布各個行業(yè)的合作伙伴，海洋光學(xué)可以快速解決光學(xué)測量中遇到的各種挑戰(zhàn)。從前沿應(yīng)用的概念驗(yàn)證，到產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)、服務(wù)，海洋在范圍提供本地化的全面支持。海洋光學(xué)的光學(xué)，機(jī)械，電子，軟件，固件和系統(tǒng)工程師將協(xié)助客戶去集成海洋光學(xué)的產(chǎn)品和部件，協(xié)助客戶迅速的完成原型機(jī)的設(shè)計(jì)及開發(fā)整合。

吸光度測量、定量及樣品純度判斷原理

在生物樣品的吸光度測量中，包括吸光度值的測量、濃度的定量以及對樣品純度的判斷。

吸光度測量：海洋光學(xué)光譜儀使用如下公式來得出每個波長處的吸光度：

，其中，Sλ、Dλ和Rλ分別為波長λ處樣品、背景和參考的強(qiáng)度。

a.  DNA和RNA都有吸收紫外線的性質(zhì)，ZD吸收峰在260nm波長處；紫外吸收是嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)的共軛雙鍵系統(tǒng)所具有的性質(zhì)；核酸根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)的差異，可以分為單鏈DNA、雙鏈DNA以及RNA等種類，各種核酸都在260nm波長處具有ZD的吸收峰。

b.  蛋白質(zhì)組成中常含有絡(luò)氨酸和色氨酸等芳香族氨基酸，在紫外光280nm波長處有ZD吸收峰。

濃度定量：基于比爾-朗伯定律，物質(zhì)對λ波長處光的吸光度可表達(dá)如下：

，其中，Aλ、ελ、c和L分別為波長λ處的吸光度、吸收物種的吸光系數(shù)、吸光物種的濃度和吸收路徑的光程長度。因此，在已知吸光物質(zhì)的吸光系數(shù)時，可以通過吸光度的測量來推算出吸光物質(zhì)的濃度。我們可以通過檢測260nm、280nm處的吸光度值及比值來得到dsDNA、ssDNA和RNA等核酸以及蛋白質(zhì)的含量(ng)。

樣品純度判斷：根據(jù)核酸、蛋白質(zhì)在260nm、280nm處光吸收性能的差異，測量并計(jì)算得到樣品在這兩個波長處的吸光度的比值A(chǔ)260/A280，既可用于消除核酸對蛋白質(zhì)測定的影響，評估核酸樣品的純度。

a.  通常純凈的核酸樣品中，A260/A280的比值大于1.8（DNA）或者2.0（RNA）；當(dāng)比值低于1.8或者2.0，表示存在蛋白質(zhì)或者酚類物質(zhì)的影響。

b.  碳水化合物、多肽和苯酚等物質(zhì)在230nm處有特征的吸收，較純凈的核酸A260/A230的比值大于2.0。

c.  純凈的核酸樣品在320nm處的吸光度為0，因此A320可用于檢測溶液的渾濁度和其他干擾因子。

推薦配置

在生物樣品的吸光度測量中，需要光源、光譜儀及采樣附件。

吸光度測試典型配置示意圖

以上模塊化的配置，都可以被集成化，形成為一個微量紫外-可見分光光度計(jì)（如下圖示例）。

標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品測試方案與OEM方案實(shí)現(xiàn)的進(jìn)化關(guān)系示例

微量紫外-可見分光光度計(jì)可以對需要集成的光源、光譜儀、采樣附件以及儀器操作和分析軟件做如下選擇：

光源

a. 全波長：氙燈、氘鎢燈

b. 單波長：LED光源

在用于測量吸光度的系統(tǒng)中，雜散光是不可避免的。YZ雜散光的一種方法是控制進(jìn)入光譜儀的光，只要不用目標(biāo)波長范圍外的光，就能有效地減少進(jìn)入光譜儀的雜散光，令線性測量范圍更寬，可測量更大的吸光度。因此，光源優(yōu)化是一個改善吸光度測量結(jié)果的方法。    

光譜儀

適用于紫外-可見光范圍吸光度測量的光譜儀主要有以下兩類：

采樣附件

a. 微量比色皿，可實(shí)現(xiàn)低于2ul體積樣品的采樣；

微量比色皿及微量取樣器

b. 客戶開發(fā)的采樣器件。

操作及分析軟件

a.  OceanView光譜儀操作軟件

OceanView軟件應(yīng)用測量選擇界面

b．Omnidriver二次開發(fā)程序包，可用于客戶端進(jìn)行二次分析軟件的開發(fā)。

標(biāo)簽：微型光纖光譜儀?