化學(xué)發(fā)光是物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的一種光輻射現(xiàn)象,根據(jù)其特性,在生物學(xué)領(lǐng)域中常被用來進(jìn)行蛋白質(zhì)與DNA的檢測(cè)?;瘜W(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)相較具有高靈敏度、無材料損耗、自動(dòng)曝光過程、電子圖片存檔等眾多優(yōu)勢(shì),但是,由于系統(tǒng)是依靠HRP或AP等特定的酶與底物結(jié)合來運(yùn)作,因此所產(chǎn)生的光輻射比較微弱,相應(yīng)的光信號(hào)的采集過程難度就大了不少。所以,想要獲取到如此微弱的化學(xué)發(fā)光,就需要配置性能較高的CCD相機(jī)。
衡量CCD性能高低的指標(biāo),有分辨率、靈敏度、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍等,而凝膠成像系統(tǒng)就需要CCD具有以高分辨率、高靈敏度、低噪聲、寬動(dòng)態(tài)范圍等為主要參數(shù)的基本特性。也就是說,想要通過化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)獲取清晰的圖像并進(jìn)行的分析的話,CCD在選擇上一定要滿足相關(guān)特性。
高分辨率是重要的特性要求,是指在一定單位時(shí)間內(nèi),所獲取的像素?cái)?shù)目。而像素?cái)?shù)目又是判定CCD好壞的重要指標(biāo),指的是CCD可以分辨到的zui小感光元件,一般來說,像素越高,感光性越好,成像也就越清晰。但是,并不是像素?cái)?shù)目多了,就一定是性能好的CCD,還要看像素的大小。這是因?yàn)槿绻笮〔蛔?,?shù)目增多的話,其排列就會(huì)變得密集,那么像素之間就越容易出現(xiàn)電流干擾,產(chǎn)生電流噪點(diǎn)。
噪點(diǎn)的出現(xiàn)、噪聲的干擾都會(huì)直接影響到圖像的成像質(zhì)量,有效的調(diào)節(jié)像素尺寸與數(shù)量的關(guān)系就是防止噪聲出現(xiàn)的手段,因此,低噪聲也是非常重要的特性要求之一?;瘜W(xué)發(fā)光成像過程中的噪聲主要有讀出噪聲與熱噪聲兩種,對(duì)于讀出噪聲,就要求CCD在電路設(shè)計(jì)上多進(jìn)行優(yōu)化,而在熱噪聲的降低上,就對(duì)CCD的制冷有了一定的要求了。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),曝光超過5-10秒時(shí),CCD芯片就會(huì)開始發(fā)熱,如果芯片沒有制冷設(shè)備,白色的像素點(diǎn)就會(huì)遮蓋圖像,圖像成像后會(huì)出現(xiàn)雪花。凝膠成像系統(tǒng)需要曝光的時(shí)間比較長,對(duì)制冷的要求更加的嚴(yán)格,所以,制冷CCD相機(jī)可以說是包括化學(xué)發(fā)光在內(nèi)的所有分子成像分系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
除以上兩點(diǎn)外,動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度、量子效率等特性也是化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)CCD所需要的,而且這些特性之間都存在某種直接或間接的關(guān)系,在這,就不過多的介紹了。
凝膠成像系統(tǒng)的組成
*部分:凝膠成像儀的控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)有三種規(guī)格:B型控制系統(tǒng)、T型控制系統(tǒng)和A型控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)的主要作用是控制凝膠圖像系統(tǒng)的工作和運(yùn)行。
第二部分:凝膠成像儀的光源系統(tǒng)
光源系統(tǒng)有三種規(guī)格:1)312nm紫外透射工作臺(tái);2)254nm紫外反射燈;3)365nm紫外反射燈。左右側(cè)燈每個(gè)燈上分別裝有一只254nm、365nm的紫外燈管,這樣光從左右兩側(cè)發(fā)出,紫外光源的作用是:紫外光照射經(jīng)EB染色的凝膠會(huì)發(fā)出明亮的熒光。不同波長的紫外光對(duì)不同染色的凝膠激發(fā)作用也不盡相同。
第三部分:凝膠成像儀的暗室
暗室的主要作用是:經(jīng)紫外光激發(fā)的EB膠發(fā)出的熒光在暗室中更加明亮,便于攝像機(jī)抓拍。
第四部分:凝膠成像系統(tǒng)圖像采集系統(tǒng)
圖像采集主要由攝像機(jī)鏡頭及Bio-capt圖像采集軟件組成。攝像機(jī)的主要作用是抓拍發(fā)出熒光的凝膠圖像。攝像機(jī)必須由高像素對(duì)弱光拍攝能力強(qiáng)科研及的相機(jī)。監(jiān)控用的民用級(jí)及工業(yè)級(jí)攝像機(jī)用來對(duì)凝膠圖像的抓拍均不清晰。 Bio-capt圖像采集軟件的作用是將攝像機(jī)抓拍攝下來的凝膠圖像傳輸入計(jì)算機(jī)。
第五部分: 凝膠成像儀的Bio-1D分析軟件
Bio-1D分析軟件的主要作用是在計(jì)算機(jī)內(nèi)對(duì)凝膠圖像進(jìn)行分子量、RF值等數(shù)據(jù)的分析。