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WB化學發光成像技術儀器的iPHONE:e-Blot

更新時間:2019-08-15   點擊次數:3372次

2019 年底,一項全新的 Western blot 成像技術—eBlot 接觸式成像,在中國的上海醫谷創新面世。這項技術完美解決了傳統 Western blot 成像儀器的靈敏度不夠、定量范圍窄、成像時間太長以及占地面積太大的問題;相對于冷 CCD 成像技術,eBlot 接觸式成像將成像靈敏度提升了 2-3 個數量級, 定量范圍提升 2 個數量級, >95% 的樣品成像時間縮短到 1 秒以內,且儀器的體積縮小到傳統儀器的 1/10 不到。該技術一面世就受到科研人員的認可,已幫助北京大學、上海交通大學、中科院、中國CDC等眾多國家學術研究單位解決了他們研究中遇到的 Western blot 成像難題。

 

 

欲了解此技術的詳情,我們還需要從 Western blot 的歷史和 Western blot 成像方法的歷史講起。

1981 年美國斯坦福大學的喬治·斯塔克(George Stark)發明了蛋白質印跡(Western blot),至今已有 40 年的時間。Western blot 作為一個經典的蛋白定量技術,被越來越多的人所使用,已成為每個分子生物學實驗室所必須要做的一個實驗。但是 Western blot 技術本身的發展卻非常緩慢,尤其在成像檢測技術方面已有 20 多年的時間沒有新的突破。

Western blot 常用的幾種成像方法及優劣勢如下:

 

  成像方法優勢劣勢
直接顯色法DAB顯色1,操作簡單
2,無需暗房
3,無需成像設備
4,成本低
1,靈敏度低,低豐度蛋白無法檢測
2,定量范圍窄,只有 1.5OD,表達差異大的蛋白無法準確定量
化學發光法暗房壓片1,壓片過程沒有光損失,靈敏度,可以實現極微弱信號的成像
2,無需購置設備
1,需要一個獨立的暗房             
2,定量范圍窄,只有 1.8OD,表達差異大的蛋白無法準確定量
3,需要膠片、顯影液定影液等耗材                          
冷 CCD 成像1,定量范圍高,高達 4.8OD,表達量差異大的蛋白可以準確定量
2,檢測靈敏度高
1,成像過程有大量的光損失,達不到壓片的靈敏度,非常低豐度的蛋白檢測不到  
2,需要購置冷 CCD 成像設備、維護成本*                        
熒光法RGB 可見熒光1,可以實現多重檢測1,Western 膜本身的熒光背景非常高,導致成像靈敏度非常低,低豐度蛋白檢測不到
2,操作過程需要在避光的環境下進行
3,熒光抗體種類不夠多且成本高
4,多重檢測需要做大量的實驗條件優化
5,需要特殊的試劑
6,熒光成像設備成本高
近紅外熒光1,可以實現多重檢測 
2,相對于可見熒光背景低
1,Western 膜本身的熒光背景導致成像靈敏度不夠,低豐度蛋白檢測不到   
2,操作過程需要在避光的環境下進行   
3,熒光抗體種類不夠多且成本高
4,多重檢測需要做大量的實驗條件優化
5,需要特殊的試劑
6,近紅外熒光成像設備成本非常高


在各種成像方法中,冷 CCD 化學發光成像由于具有操作簡單、靈敏度高、定量范圍寬等優勢,成為了受歡迎的成像方法,被超過 99% 的科研人員所使用。

但是,隨著科研的不斷深入,科研人員反應 Western blot 也越來越難做,科學家在 Western bot 方面面臨的難題具體表現在:

  1. 高豐度表達的蛋白都被做完了,剩下的盡是低豐度表達的蛋白,需要更加靈敏的成像技術。
  2. 容易獲取的樣品都被做完了,剩下的盡是不容易獲取的樣品,一份樣品要做多個實驗,也是需要更加靈敏的成像技術,且要求實驗盡量要一次能做成,沒有樣品用來做大量的條件優化。
  3. 蛋白表達差異不大的都被做掉了,剩下的盡是些蛋白表達差異非常大,需要能準確定量的成像技術。


雖然冷 CCD 化學發光成像方法有多種優勢,被絕大多數人使用,但是由于其本身的技術限制,在面臨超低豐度蛋白、稀有樣品和表達差異巨大的樣品時就顯得無能為力了,這些隨著科研逐步深入所帶來的難題急需新的技術出現來解決。

這些技術限制包括:

  1. 冷 CCD 成像儀器所用的芯片本身太小,大多只有 1 英寸或者更小,信號獲取的能力遠遠不夠,導致微弱信號不能被采集到。
  2. 冷 CCD 成像儀器成像芯片本身的單個像素尺寸太小,邊長一般在 3-6um 之間,像素太小導致芯片本身儲存信號的能力太小,導致信號極易過度曝光,無法準確定量。
  3. 冷 CCD 成像 Western blot 膜離 CCD 距離太遠,導致絕大部分的光信號傳輸過程中直接損失掉了,并未到達 CCD 感光芯片,進一步降低信號采集的能力。
  4. 冷 CCD 成像需要前面加一個鏡頭才能實現成像,鏡頭內部都有一系列的透鏡組,這些透鏡組也會將本就非常微弱的化學發光信號阻擋掉一大半。
  5. 冷 CCD 成像所需成像時間太長,CCD 本身的噪音隨著時間的延長會隨之積累,弱信號會被這些噪音所掩蓋掉以至于不能成像。


技術的瓶頸限制了冷 CCD 成像技術的發展,也間接影響科研的發展。工欲善其事必先利其器,必須要有更先進的技術才能突破現有方法的瓶頸,進而更好的為科研服務。

科學進步的歷史進程中,儀器公司扮演了極其重要的角色,科學家開發出新的技術,儀器公司利用這些技術開發出新的工具來服務更多的科學家,循環往復,持續進步。

Western 成像領域同樣是這樣,eBlot擁有科學家團隊和創新經驗豐富的儀器團隊,技術和創新的思想碰撞出了一個 Western 成像領域的革命性突破—eBlot 接觸式成像技術。這項革命性創新的技術克服了現有技術在成像靈敏度、定量范圍、成像速度和儀器體積大等諸多瓶頸,實現了 Western 成像技術新的飛躍,幫助科學家在新的科形勢下的研競爭中取得先機。

eBlot 接觸式成像技術主要突破點如下:

1,Western 膜直接貼在感光芯片上進行成像,所有信號均被采集,沒有任何光損失,飛躍的提高了成像的靈敏度。











 

    



2,成像芯片的面積是現有成像技術芯片面積的 137 倍,超大的感光芯片具有超高的信號采集能力,讓極其微弱的信號都無處可藏。


 

3,單個像素尺寸是現有成像技術單個像素尺寸面積的 493 倍,巨大的像素可以將定量范圍提升兩個數量級,實現對樣品的定量。

 


 

4,新的成像技術不再依賴于鏡頭進行成像,消除了鏡頭透鏡組造成的光信號損失。
 

5,新的成像技術可以將儀器體積壓縮到小于現有成像儀器體積的 1/10,大大節省實驗室空間。
 



生命科學領域發展越來越快,科研也進入到范圍的高度競爭狀態,科研人員要跟*的科學家競爭,這種新形勢下的競爭對于先進工具的依賴越來越高。eBlot化學發光成像儀,幫助中國的科學家在新形勢下的激烈競爭中*。

eBlot 在北京大學等各個實驗室


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