引言

核酸（DNA、RNA）、蛋白質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的研究。多家生命科學領域的實驗設備供應商已將海洋光學的微型光纖光譜儀應用在了其微量或者超微量紫外分光光度計設備中，并實現(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、熒光探針標記物、糖類、醛類等生物大分子以及細胞培養(yǎng)液等的紫外及可見吸光度和濃度的檢測，測量精度達到±0.001Abs，重復精度達到±2%，實現(xiàn)定量的濃度范圍達到0.05-4000ng/ul，甚至到10，000ng/ul，波長精度達到2nm以下，吸光度值測量的范圍0-80Abs，甚至到500Abs。可以應用在對這些物質的檢測中，海洋現(xiàn)有客戶，已使用海洋光學光譜儀，測到微量核酸、蛋白質樣品的紫外吸光度。樣品體積0.5-2.5ul的核酸濃度檢測、熒光標記探針檢測、蛋白質濃度檢測、比色法蛋白濃度檢測、糖類、醛類等生物大分子檢測和細胞培養(yǎng)液檢測。

鮭魚精子DNA吸光度檢測結果

半個世紀以來，生命科學各領域取得了巨大的進展，由于20世紀50年代DNA雙螺旋結構模型的發(fā)現(xiàn)，人類找到了組成生命的基本單元，對人類基因組20%的測序已達到99.99%的準確率和完成率，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的基因。20世紀70年代后，分子生物學的發(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成為可能。在所有這些生命科學的重大研究內容中，基因、蛋白質、熒光標記物以及細胞培養(yǎng)液等物質的定性與定量表征則是對各類生物工程、醫(yī)藥病理研究的關鍵內容。由于這些物質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，從而獲得有關濃度和樣品純度的重要信息。

海洋光學微型光線光譜儀的微量紫外-可見分光光度計定制化（OEM）

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

海洋光學OEM流程示意

當原理性驗證/概念驗證完成并確認思路可行時，海洋光學依靠模塊化產(chǎn)品，深厚光學知識，足夠的適用性以及遍布各個行業(yè)的合作伙伴，海洋光學可以快速解決光學測量中遇到的各種挑戰(zhàn)。從前沿應用的概念驗證，到產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)、服務，海洋在范圍提供本地化的全面支持。海洋光學的光學，機械，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的產(chǎn)品和部件，協(xié)助客戶迅速的完成原型機的設計及開發(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、背景和參考的強度。

a.  DNA和RNA都有吸收紫外線的性質，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；核酸根據(jù)其分子結構的差異，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.  蛋白質組成中常含有絡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，物質對λ波長處光的吸光度可表達如下：

，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等核酸以及蛋白質的含量(ng)。

樣品純度判斷：根據(jù)核酸、蛋白質在260nm、280nm處光吸收性能的差異，測量并計算得到樣品在這兩個波長處的吸光度的比值A260/A280，既可用于消除核酸對蛋白質測定的影響，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）；當比值低于1.8或者2.0，表示存在蛋白質或者酚類物質的影響。

b.  碳水化合物、多肽和苯酚等物質在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（如下圖示例）。

標準產(chǎn)品測試方案與OEM方案實現(xiàn)的進化關系示例

微量紫外-可見分光光度計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入光譜儀的光，只要不用目標波長范圍外的光，就能有效地減少進入光譜儀的雜散光，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軟件應用測量選擇界面

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

標簽：微型光纖光譜儀?