WB化學發光成像技術儀器的iPHONE：e-Blot

更新時間：2020-08-15 點擊次數：3990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，靈敏度高，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
化學發光法	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
熒光法	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：

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。
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。
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：

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。
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。
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。
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。
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。