在(zài)凝膠和(hé / huò)蛋白質印迹膜中，數字電荷耦合器件 (CCD) 成像儀的(de)主要(yào / yāo)應用都是(shì)對蛋白質和(hé / huò) DNA 進行成像和(hé / huò)分析。現代 CCD 相機的(de)靈敏度和(hé / huò)寬動态範圍使人(rén)們對量化和(hé / huò)便捷性充滿信心，而(ér)這(zhè)些是(shì)暗室沖洗膠片所達不(bù)到(dào)的(de)。

爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)進一(yī / yì ／yí)步完善 CCD 成像，Amersham ImageQuant 800 生物分子(zǐ)成像儀可減少噪聲、提高分辨率，從而(ér)提供更卓越的(de)圖像質量。

圖像噪聲限制了(le／liǎo)可從曝光中準确分析的(de)信号強度範圍。分辨率差會限制圖像上(shàng)精細細節的(de)展現，例如凝膠上(shàng)間隔很近的(de)條帶。ImageQuant 800 生物分子(zǐ)成像儀克服了(le／liǎo)這(zhè)些挑戰，它采用新穎的(de)自動曝光設置、優化信噪比觀察 (SNOW) 模式，無需像素合并即可實現高分辨率成像。

CCD 成像儀和(hé / huò)實驗室成像的(de)另一(yī / yì ／yí)項挑戰是(shì)研究人(rén)員需要(yào / yāo)成像的(de)樣品類型千差萬别，這(zhè)些樣品類型需要(yào / yāo)的(de)照明模式也(yě)迥然相異。實驗室通常有多個(gè)成像系統專門針對不(bù)同的(de)應用，包括帶彩色标記的(de)印迹膜發光檢測、需要(yào / yāo) UV 照明的(de) DNA 凝膠、培養皿中的(de)菌落以(yǐ)及多孔闆中的(de)測定。

ImageQuant 800 系統爲(wéi / wèi)各種樣品類型提供靈活性，還有高質量的(de)圖像生成，這(zhè)使得它在(zài)一(yī / yì ／yí)系列應用中脫穎而(ér)出(chū)。該系統非常适合于(yú)需要(yào / yāo)已校準的(de) Coomassie™ 染色凝膠光密度測量的(de)質量控制實驗室，以(yǐ)及要(yào / yāo)求 ECL 蛋白質印迹實驗有盡可能大(dà)動态範圍的(de)科研實驗室。

探索 ImageQuant 800 CCD 生物分子(zǐ)成像儀的(de)全部功能

自動信噪比優化 提供好的(de)圖像質量

許多實驗室 CCD 成像系統都有自動曝光模式。對于(yú)蛋白質印迹，這(zhè)些模式試圖在(zài)高強度條帶飽和(hé / huò)與低強度條帶曝光不(bù)足之(zhī)間找到(dào)一(yī / yì ／yí)個(gè)适當折中的(de)曝光時(shí)間。結果就(jiù)是(shì)動态範圍受到(dào)限制，而(ér)且很難在(zài)高強度條帶存在(zài)時(shí)對低強度條帶進行定量。當目标蛋白與高表達蛋白同時(shí)存在(zài)時(shí)，就(jiù)會出(chū)現這(zhè)種困難。

ImageQuant 800 系統采用獲得智能 SNOW 成像算法來(lái)自動找到(dào)信噪比 (S/N)，盡量減少用戶輸入或猜測。這(zhè)種方法提供了(le／liǎo)檢測低強度條帶所需的(de)靈敏度；在(zài)傳統成像方法中，如果不(bù)增加高強度條帶的(de)飽和(hé / huò)度，就(jiù)無法将低強度條帶可視化。

SNOW 成像模式過程涉及以(yǐ)下步驟：

預先曝光，确定曝光時(shí)間

選擇目标區域和(hé / huò)背景

多次自動曝光，連續取平均值來(lái)找到(dào)信噪比

SNOW 成像模式與其他(tā)自動曝光模式的(de)區别是(shì)，它通過捕捉多個(gè)圖像并連續進行信号平均來(lái)工作。這(zhè)種圖像平均過程大(dà)程度地(dì / de)降低了(le／liǎo)噪聲，從而(ér)提高了(le／liǎo)信噪比（圖 1）。

圖 1. 通過 SNOW 算法進行圖像捕捉和(hé / huò)平均，減少了(le／liǎo)噪聲，從而(ér)大(dà)限度地(dì / de)提高了(le／liǎo)信噪比。(A) 從第一(yī / yì ／yí)次捕捉到(dào)捕捉 73 次後的(de)平均值，用 SNOW 算法得出(chū)連續平均 7.5 秒曝光的(de)曲線圖，顯示 (B) 噪聲減少且信号穩定，這(zhè)使得 (C) 信噪比提高。

在(zài) SNOW 成像過程中，用戶隻輸入一(yī / yì ／yí)次，就(jiù)是(shì)在(zài)預曝光期間選擇背景和(hé / huò)目标區域。随後，用戶可實時(shí)觀察目标區域的(de)信噪比不(bù)斷提高，直到(dào)系統達到(dào)信噪比。圖 2 顯示了(le／liǎo) SNOW 過程是(shì)如何減少背景噪聲和(hé / huò)提高信噪比的(de)。

圖 2. 正在(zài)運行中的(de) ImageQuant 800 系統控制軟件和(hé / huò) SNOW 曝光模式。在(zài)圖像平均過程中，轉印到(dào)蛋白質印迹膜上(shàng)的(de)一(yī / yì ／yí)系列帶 Cy5 标記的(de)抗體稀釋液的(de)圖像持續更新。在(zài)該圖中，信噪比接近其大(dà)值。之(zhī)後，當信噪比開始降低時(shí)，SNOW 模式自動停止，軟件以(yǐ)大(dà)信噪比保存圖像。

使用 SNOW 算法後，無需再用傳統的(de)試錯法來(lái)猜測找出(chū)曝光時(shí)間。這(zhè)種自動化模式提高了(le／liǎo)所有目标條帶都在(zài)廣泛線性動态範圍内的(de)幾率，不(bù)需要(yào / yāo)重複實驗或使多個(gè)印迹或 DNA 凝膠顯影，從而(ér)提高了(le／liǎo)蛋白質印迹或 DNA 凝膠工作流程的(de)效率和(hé / huò)生産率。圖 3 比較了(le／liǎo)對蛋白質印迹成像采用不(bù)同曝光的(de)情況，顯示這(zhè)些方法對圖像背景噪聲的(de)不(bù)同影響。

圖 3. 在(zài)化學發光模式下對蛋白質印迹采用傳統成像方法和(hé / huò) SNOW 成像方法的(de)結果比較。（A 和(hé / huò) B）傳統成像，曝光時(shí)間短。(C) ImageQuant 800 CCD 成像儀上(shàng)運行的(de) 93 秒 SNOW 檢測模式，采用多次短曝光并對圖像進行平均來(lái)減少噪聲。(D) 單次 93 秒曝光，不(bù)使用 SNOW 算法。與傳統成像方法相比，SNOW 檢測模式産生的(de)線性動态範圍寬，背景噪聲小，因而(ér)能夠從更寬的(de)信号強度範圍内對蛋白質條帶進行可視化和(hé / huò)量化，而(ér)無需提高條帶的(de)飽和(hé / huò)度。

要(yào / yāo)達到(dào)這(zhè)一(yī / yì ／yí)級别的(de)信噪比優化，不(bù)僅需要(yào / yāo) SNOW 算法，還需要(yào / yāo)強大(dà)的(de)光學和(hé / huò)硬件，也(yě)就(jiù)是(shì)高分辨率、830 萬像素的(de) CCD 相機和(hé / huò)大(dà)光圈 F 0.74 富士™ 鏡頭。ImageQuant 800 系統是(shì) 10 年持續合作的(de)結晶，結合了(le／liǎo)富士膠片在(zài)光學領域的(de)專業水準與我們在(zài)生命科學成像方面的(de)專長。

通過蛋白質印迹分析更深入地(dì / de)了(le／liǎo)解蛋白質水平

CCD 數字成像和(hé / huò) X 射線膠片的(de)另一(yī / yì ／yí)個(gè)共同的(de)挑戰是(shì)，在(zài)同一(yī / yì ／yí)印迹上(shàng)區分間隔緊密的(de)條帶和(hé / huò)多條不(bù)同的(de)蛋白質條帶。要(yào / yāo)克服這(zhè)項挑戰，通常需要(yào / yāo)以(yǐ)下策略：

延長聚丙烯酰胺凝膠電泳 (PAGE) 的(de)運行時(shí)間，希望間隔緊密的(de)條帶能夠充分分離，以(yǐ)便于(yú)分辨

重複蛋白質印迹實驗

進行剝離并使用其他(tā)一(yī / yì ／yí)抗重新孵育

對于(yú)總蛋白染色，區分 Coomassie 染色凝膠上(shàng)的(de)條帶可能較爲(wéi / wèi)困難；不(bù)過，使用側面照明和(hé / huò)透射白光照明結合 ImageQuant 800 CCD 成像儀的(de)高分辨率相機，可以(yǐ)區分間隔僅有 0.5 mm 且分子(zǐ)量相似的(de)蛋白質（圖 4A）。

爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)靶向多種蛋白質，熒光蛋白質印迹提供了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)種簡單的(de)方法來(lái)替代化學發光。在(zài)雙色紅外（IR）照明功能的(de)支持下，ImageQuant 800 系統可對同一(yī / yì ／yí)印迹上(shàng)的(de)多種蛋白質進行多重檢測（圖 4B）。

圖 4. 在(zài) ImageQuant 800 CCD 成像儀上(shàng)通過熒光區分間隔很近的(de)條帶與多種蛋白質的(de)成像。(A) 對 Coomassie 染色凝膠的(de)高分辨率比色成像展現了(le／liǎo)區分凝膠上(shàng)間隔 0.5 mm 條帶的(de)能力。(B) 對蛋白質印迹硝化纖維素膜的(de)三色多重疊加圖像。在(zài)同一(yī / yì ／yí)印迹上(shàng)，使用長 IR（紅色）LED-濾光片組合檢測到(dào)的(de)目标 ERK 蛋白質，以(yǐ)及用短 IR（綠色）LED-濾光片組合檢測到(dào)的(de) GAPDH。

擴大(dà) CCD 成像儀的(de)應用

蛋白質印迹分析是(shì) CCD 成像儀在(zài)許多實驗室中的(de)主要(yào / yāo)應用。盡管某些 CCD 系統可對其他(tā)應用進行成像，但這(zhè)些成像儀在(zài)設計時(shí)可能沒考慮到(dào)這(zhè)些應用。要(yào / yāo)适應這(zhè)些場景，可能需要(yào / yāo)更改硬件和(hé / huò)設置，這(zhè)會使工作流程變得複雜。此外，也(yě)可能損害圖像質量或靈敏度。

相比之(zhī)下，ImageQuant 800 CCD 成像儀可簡化并提供适合廣泛應用的(de)高質量圖像，而(ér)且内置了(le／liǎo)靈活的(de)照明選項和(hé / huò)廣泛的(de)适用樣品類型。比如，光源模式包括：

側面白光（470 nm 至 656 nm）

側面 UV (360 nm)

側面 RGB（635 nm、460 nm 和(hé / huò) 535 nm）

側面短 IR (660 nm)

側面長 IR (775 nm)

透射白光

借助這(zhè)些照明選項和(hé / huò)各種可自定義的(de)濾光片，用戶使用一(yī / yì ／yí)台儀器就(jiù)能對各種樣品進行全光譜成像。這(zhè)種靈活性使得用戶能夠完成一(yī / yì ／yí)系列有用的(de)研究功能和(hé / huò)應用，同時(shí)節省空間并簡化工作流程。

菌落計數和(hé / huò)分析

對細胞菌落進行計數可能很乏味，也(yě)很耗時(shí)。菌落計數系統在(zài)提供一(yī / yì ／yí)個(gè)非常特殊的(de)功能的(de)同時(shí)占用了(le／liǎo)工作台的(de)空間。此外，使用标準手持相機對不(bù)同的(de)培養皿再現相同的(de)圖像和(hé / huò)分析可能存在(zài)挑戰。

ImageQuant 800 CCD 成像儀軟件利用了(le／liǎo)照明靈活性，能夠使用光密度 (OD)、熒光或 UV 模式實現自動菌落分析（圖 5）。利用附加的(de)無視差 (NP) 鏡頭配件，可無需引入光學工件，即将化學發光成像用于(yú)培養皿和(hé / huò)多孔闆。

圖 5. 使用 ImageQuant 800 系統爲(wéi / wèi)培養皿提供菌落成像選項。(A) 光密度測量提供對每個(gè)菌落 OD 的(de)直接測量。(B) 全彩成像。(C) 側面 UV 熒光成像用于(yú)捕捉細胞的(de)自發熒光。使用 NP 鏡頭配件盤還可進行化學發光成像。

宿主細胞蛋白分析

宿主細胞蛋白 (HCP) 水平爲(wéi / wèi)生物制品提供了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)純度指标，這(zhè)樣制造商就(jiù)能評估其純化策略并遵從藥典建議。HCP 分析是(shì)獲得監管機構批準的(de)關鍵一(yī / yì ／yí)步。

要(yào / yāo)分析 HCP ELISA，通常需要(yào / yāo)單獨的(de)微孔闆分光光度計。不(bù)過，如果使用 ImageQuant 800 系統上(shàng)的(de) ImageQuant TL 分析軟件，無需專用的(de)闆讀取器就(jiù)能分析 HCP ELISA（圖 6）。

圖 6. 使用 HCPQuant ELISA 試劑盒和(hé / huò) ImageQuant 800 CCD 成像儀對 HCP ELISA 的(de)結果分析。(A) 白光圖像顯示在(zài)從中國(guó)倉鼠卵巢 (CHO) 細胞中檢測到(dào) HCP 蛋白後，顔色變爲(wéi / wèi)黃色。(B) 陣列分析圖像，其中提供适當的(de)參照樣本；(C) 由軟件生成的(de)用于(yú)量化的(de)标準曲線。

作爲(wéi / wèi)其化學發光和(hé / huò)熒光蛋白質印迹成像模式的(de)延伸，ImageQuant 800 CCD 成像儀提供對 HCP 覆蓋率測定的(de)直接成像。可使用傳統的(de)蛋白質印迹、差異印迹電泳 (DIBE) 或差異凝膠電泳 (DIGE) 方法進行這(zhè)些測定。

DNA 凝膠可視化和(hé / huò)宏觀成像應用

對 DNA 凝膠進行成像的(de)傳統方法是(shì)采用專用的(de) UV 平台，再連接計算機、相機和(hé / huò)打印機。ImageQuant 800 因爲(wéi / wèi)具有 UV 照明模式，不(bù)需要(yào / yāo)單獨的(de)設備，生成的(de)圖像文件使用 ImageQuant CONNECT 軟件從本地(dì / de)和(hé / huò)遠程均可輕松訪問。

ImageQuant 800 系統非常通用，不(bù)僅限于(yú)實驗室凝膠、印迹和(hé / huò)孔闆。例如，UV 照明功能已被用于(yú)研究宏觀層面的(de)結構，比如熒光激發下花朵上(shàng)呈現的(de)脈絡狀圖案（圖 7）。1

圖 7. 采用不(bù)同的(de) LED 和(hé / huò)濾光片組合在(zài) ImageQuant 800 系統中成像的(de)石斛蘭花。成像儀展示了(le／liǎo)花朵各部分在(zài)不(bù)同的(de)激發波長下的(de)熒光效果，呈現出(chū)脈絡狀圖案。

充分利用 CCD 成像儀

将多個(gè)成像儀器組合到(dào)一(yī / yì ／yí)個(gè) CCD 成像系統中可能會引起對儀器可用性的(de)擔憂，尤其是(shì)在(zài)多用戶的(de)實驗室中。如果某台儀器不(bù)可用或者需求量很大(dà)，就(jiù)有可能限制研究人(rén)員，造成與儀器使用有關的(de)瓶頸。

ImageQuant 800 CCD 成像儀和(hé / huò)相關的(de) ImageQuant CONNECT 軟件在(zài)設計中考慮到(dào)了(le／liǎo)這(zhè)些挑戰。連接到(dào)本地(dì / de)網絡後，可在(zài)本地(dì / de)和(hé / huò)遠程調度系統軟件，還能訪問之(zhī)前運行所得到(dào)的(de)圖像。由于(yú)可輕易訪問圖像，不(bù)再需要(yào / yāo)使用 USB 驅動器進行物理傳輸。

CCD 成像儀可随着實驗室的(de)研究需求而(ér)改進

對于(yú)任何實驗室或研究機構來(lái)說(shuō)，CCD 成像儀都是(shì)一(yī / yì ／yí)項重大(dà)投資。想滿足實驗室不(bù)斷變化的(de)研究需求，又想避免設備閑置，要(yào / yāo)在(zài)這(zhè)兩者之(zhī)間達到(dào)平衡可能具有挑戰性。

ImageQuant 800 生物分子(zǐ)成像儀具備多種功能，即使實驗室不(bù)需要(yào / yāo)全套選項，也(yě)能從高分辨率、高質量和(hé / huò)高度精準的(de)圖像中獲益。該系統提供 4 種配置：ImageQuant 800、ImageQuant 800 UV、ImageQuant 800 OD 和(hé / huò) ImageQuant 800 Fluor。表 1 中描述了(le／liǎo)每種配置的(de)應用和(hé / huò)光源。每個(gè)選項都提供直接升級途徑，可擴展和(hé / huò)調整來(lái)适應研究小組随時(shí)間變化的(de)獨特需求。

表 1. ImageQuant 800 系統配置和(hé / huò)應用