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WB化学发光成像技术仪器的iPHONE:e-Blot

发布时间:2020-08-15   点击次数:170次

2019 年底,一项全新的 Western blot 成像技术—eBlot 接触式成像,在中国的上海医谷创新面世。这项技术完美解决了传统 Western blot 成像仪器的灵敏度不够、定量范围窄、成像时间太长以及占地面积太大的问题;相对于冷 CCD 成像技术,eBlot 接触式成像将成像灵敏度提升了 2-3 个数量级, 定量范围提升 2 个数量级, >95% 的样品成像时间缩短到 1 秒以内,且仪器的体积缩小到传统仪器的 1/10 不到。该技术一面世就受到科研人员的认可,已帮助北京大学、上海交通大学、中科院、中国CDC等众多国家学术研究单位解决了他们研究中遇到的 Western blot 成像难题。

 

 

欲了解此技术的详情,我们还需要从 Western blot 的历史和 Western blot 成像方法的历史讲起。

1981 年美国斯坦福大学的乔治·斯塔克(George Stark)发明了蛋白质印迹(Western blot),至今已有 40 年的时间。Western blot 作为一个经典的蛋白定量技术,被越来越多的人所使用,已成为每个分子生物学实验室所必须要做的一个实验。但是 Western blot 技术本身的发展却非常缓慢,尤其在成像检测技术方面已有 20 多年的时间没有新的突破。

Western blot 常用的几种成像方法及优劣势如下:

 

  成像方法优势劣势
直接显色法DAB显色1,操作简单
2,无需暗房
3,无需成像设备
4,成本低
1,灵敏度低,低丰度蛋白无法检测
2,定量范围窄,只有 1.5OD,表达差异大的蛋白无法准确定量
化学发光法暗房压片1,压片过程没有光损失,绝对灵敏度,可以实现极微弱信号的成像
2,无需购置设备
1,需要一个独立的暗房             
2,定量范围窄,只有 1.8OD,表达差异大的蛋白无法准确定量
3,需要胶片、显影液定影液等耗材                          
冷 CCD 成像1,定量范围高,高达 4.8OD,表达量差异大的蛋白可以准确定量
2,检测灵敏度高
1,成像过程有大量的光损失,达不到压片的灵敏度,非常低丰度的蛋白检测不到  
2,需要购置冷 CCD 成像设备、维护成本极高                        
荧光法RGB 可见荧光1,可以实现多重检测1,Western 膜本身的荧光背景非常高,导致成像灵敏度非常低,低丰度蛋白检测不到
2,操作过程需要在避光的环境下进行
3,荧光抗体种类不够多且成本高
4,多重检测需要做大量的实验条件优化
5,需要特殊的试剂
6,荧光成像设备成本高
近红外荧光1,可以实现多重检测 
2,相对于可见荧光背景低
1,Western 膜本身的荧光背景导致成像灵敏度不够,低丰度蛋白检测不到   
2,操作过程需要在避光的环境下进行   
3,荧光抗体种类不够多且成本高
4,多重检测需要做大量的实验条件优化
5,需要特殊的试剂
6,近红外荧光成像设备成本非常高


在各种成像方法中,冷 CCD 化学发光成像由于具有操作简单、灵敏度高、定量范围宽等优势,成为了受欢迎的成像方法,被超过 99% 的科研人员所使用。

但是,随着科研的不断深入,科研人员反应 Western blot 也越来越难做,科学家在 Western bot 方面面临的难题具体表现在:

  1. 高丰度表达的蛋白都被做完了,剩下的尽是低丰度表达的蛋白,需要更加灵敏的成像技术。
  2. 容易获取的样品都被做完了,剩下的尽是不容易获取的样品,一份样品要做多个实验,也是需要更加灵敏的成像技术,且要求实验尽量要一次能做成,没有样品用来做大量的条件优化。
  3. 蛋白表达差异不大的都被做掉了,剩下的尽是些蛋白表达差异非常大,需要能准确定量的成像技术。


虽然冷 CCD 化学发光成像方法有多种优势,被绝大多数人使用,但是由于其本身的技术限制,在面临超低丰度蛋白、稀有样品和表达差异巨大的样品时就显得无能为力了,这些随着科研逐步深入所带来的难题急需新的技术出现来解决。

这些技术限制包括:

  1. 冷 CCD 成像仪器所用的芯片本身太小,大多只有 1 英寸或者更小,信号获取的能力远远不够,导致微弱信号不能被采集到。
  2. 冷 CCD 成像仪器成像芯片本身的单个像素尺寸太小,边长一般在 3-6um 之间,像素太小导致芯片本身储存信号的能力太小,导致信号极易过度曝光,无法准确定量。
  3. 冷 CCD 成像 Western blot 膜离 CCD 距离太远,导致绝大部分的光信号传输过程中直接损失掉了,并未到达 CCD 感光芯片,进一步降低信号采集的能力。
  4. 冷 CCD 成像需要前面加一个镜头才能实现成像,镜头内部都有一系列的透镜组,这些透镜组也会将本就非常微弱的化学发光信号阻挡掉一大半。
  5. 冷 CCD 成像所需成像时间太长,CCD 本身的噪音随着时间的延长会随之积累,弱信号会被这些噪音所掩盖掉以至于不能成像。


技术的瓶颈限制了冷 CCD 成像技术的发展,也间接影响科研的发展。工欲善其事必先利其器,必须要有更先进的技术才能突破现有方法的瓶颈,进而更好的为科研服务。

科学进步的历史进程中,仪器公司扮演了极其重要的角色,科学家开发出新的技术,仪器公司利用这些技术开发出新的工具来服务更多的科学家,循环往复,持续进步。

Western 成像领域同样是这样,eBlot拥有科学家团队和创新经验丰富的仪器团队,技术和创新的思想碰撞出了一个 Western 成像领域的革命性突破—eBlot 接触式成像技术。这项革命性创新的技术克服了现有技术在成像灵敏度、定量范围、成像速度和仪器体积大等诸多瓶颈,实现了 Western 成像技术新的飞跃,帮助科学家在新的科形势下的研竞争中取得先机。

eBlot 接触式成像技术主要突破点如下:

1,Western 膜直接贴在感光芯片上进行成像,所有信号均被采集,没有任何光损失,飞跃的提高了成像的灵敏度。











 

    



2,成像芯片的面积是现有成像技术芯片面积的 137 倍,超大的感光芯片具有超高的信号采集能力,让极其微弱的信号都无处可藏。


 

3,单个像素尺寸是现有成像技术单个像素尺寸面积的 493 倍,巨大的像素可以将定量范围提升两个数量级,实现对样品的定量。

 


 

4,新的成像技术不再依赖于镜头进行成像,消除了镜头透镜组造成的光信号损失。
 

5,新的成像技术可以将仪器体积压缩到小于现有成像仪器体积的 1/10,大大节省实验室空间。
 



生命科学领域发展越来越快,科研也进入到全球范围的高度竞争状态,科研人员要跟全世界的科学家竞争,这种新形势下的竞争对于先进工具的依赖越来越高。eBlot化学发光成像仪,帮助中国的科学家在新形势下的激烈竞争中领跑全球。

eBlot 在北京大学等各个实验室


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