Jako dostawca stacji roboczych do przesiewania kolonii często jestem pytany o szczegóły techniczne sposobu, w jaki te urządzenia wykrywają kolonie fluorescencyjne. W tym poście na blogu zagłębię się w zasady i mechanizmy stojące za tą kluczową funkcją, zapewniając kompleksowe zrozumienie procesu.
Podstawy wykrywania kolonii fluorescencyjnych
Kolonie fluorescencyjne to kolonie mikroorganizmów wykazujących ekspresję białka fluorescencyjnego, takiego jak białko zielonej fluorescencji (GFP) lub białko czerwonej fluorescencji (RFP). Białka te emitują światło po wzbudzeniu określoną długością fali światła, co pozwala na łatwe odróżnienie ich od kolonii niefluorescencyjnych.
Stanowisko do przesiewania kolonii zostało zaprojektowane tak, aby zautomatyzować proces wykrywania i analizy kolonii fluorescencyjnych. Łączy w sobie komponenty optyczne, mechaniczne i oprogramowanie, aby osiągnąć wysoką przepustowość i dokładność screeningu.
Komponenty optyczne
Źródło światła
Pierwszym krokiem w wykrywaniu kolonii fluorescencyjnych jest zapewnienie odpowiedniego światła wzbudzającego. Stanowisko do przesiewania kolonii jest wyposażone w źródło światła o dużej intensywności, które emituje światło o określonej długości fali wymaganej do wzbudzenia białka fluorescencyjnego. Na przykład GFP jest zwykle wzbudzany niebieskim światłem o długości fali około 488 nm.
Źródło światła jest starannie skalibrowane, aby zapewnić równomierne oświetlenie całej płyty. Jest to niezbędne do dokładnego wykrywania, ponieważ nierówne oświetlenie może prowadzić do fałszywie pozytywnych lub negatywnych wyników.
Filtry
Aby odizolować sygnał fluorescencji od światła wzbudzającego i innych szumów tła, stacja robocza wykorzystuje zestaw filtrów. Filtr wzbudzenia przepuszcza tylko światło o określonej długości fali wymaganej do wzbudzenia białka fluorescencyjnego, podczas gdy filtr emisji pozwala na dotarcie do detektora wyłącznie światła o długości fali emitowanej przez białko fluorescencyjne.
Filtry te są wysoce selektywne i mogą znacznie poprawić stosunek sygnału do szumu, ułatwiając wykrycie nawet słabych sygnałów fluorescencyjnych.
Detektor
Detektor na stanowisku do przesiewania kolonii jest odpowiedzialny za wychwytywanie światła fluorescencyjnego emitowanego przez kolonie. Kamery ze sprzężeniem ładunkowym (CCD) są powszechnie stosowane jako detektory ze względu na ich wysoką czułość i rozdzielczość.
Kamera CCD przetwarza światło na sygnał elektryczny, który jest następnie przetwarzany przez oprogramowanie w celu utworzenia obrazu płytki. Oprogramowanie może analizować intensywność i rozkład sygnału fluorescencyjnego w każdym pikselu obrazu, aby zidentyfikować i określić ilościowo kolonie fluorescencyjne.
Komponenty mechaniczne
Obsługa talerzy
Aby zapewnić wysoką wydajność przesiewania, stanowisko do przesiewania kolonii jest wyposażone w system obsługi płytek. System ten może automatycznie ładować, pozycjonować i rozładowywać płyty, umożliwiając ciągłe przesiewanie bez konieczności ręcznej interwencji.
System obsługi płytek został zaprojektowany tak, aby był precyzyjny i niezawodny, zapewniając dokładne ustawienie każdej płytki pod elementami optycznymi w celu optymalnej detekcji.
Mechanizm skupiający
Aby uzyskać wyraźne i ostre obrazy kolonii, stanowisko robocze posiada mechanizm ustawiania ostrości. Mechanizm ten dostosowuje odległość pomiędzy elementami optycznymi a płytką, aby zapewnić ostrość kolonii.
Mechanizm ogniskowania można zautomatyzować, dzięki czemu stanowisko robocze szybko i dokładnie ustawia ostrość na każdej płycie, niezależnie od jej grubości czy nierówności powierzchni.
Składniki oprogramowania
Analiza obrazu
Oprogramowanie stacji roboczej do przesiewania kolonii odgrywa kluczową rolę w wykrywaniu i analizie kolonii fluorescencyjnych. Może wykonywać różnorodne zadania, takie jak segmentacja kolonii, pomiar intensywności i liczenie kolonii.
Segmentacja kolonii to proces oddzielania kolonii od tła obrazu. Oprogramowanie wykorzystuje algorytmy do identyfikacji granic każdej kolonii na podstawie intensywności i kształtu sygnału fluorescencyjnego.
Po segmentacji kolonii oprogramowanie może zmierzyć intensywność sygnału fluorescencyjnego w każdej kolonii. Informacje te można wykorzystać do ilościowego określenia poziomu ekspresji białka fluorescencyjnego i porównania fluorescencji różnych kolonii.
Oprogramowanie może również policzyć liczbę kolonii fluorescencyjnych na płytce, zapewniając szybki i dokładny sposób oceny skuteczności transformacji genetycznej lub innej procedury eksperymentalnej.
Zarządzanie danymi
Oprócz analizy obrazu oprogramowanie stacji roboczej do przesiewania kolonii może również zarządzać danymi generowanymi podczas procesu przesiewu. Może przechowywać obrazy, wyniki pomiarów i inne istotne informacje w bazie danych do wykorzystania w przyszłości i analizy.
Oprogramowanie może również generować raporty i wykresy w celu przedstawienia danych w przejrzysty i zrozumiały sposób. Ułatwia to badaczom interpretację wyników i podejmowanie świadomych decyzji.
Zastosowania fluorescencyjnego wykrywania kolonii
Fluorescencyjne wykrywanie kolonii ma szeroki zakres zastosowań w mikrobiologii, biotechnologii i badaniach farmaceutycznych. Niektóre z typowych zastosowań obejmują:
Badania przesiewowe transformacji genetycznej
W eksperymentach transformacji genetycznej badacze wprowadzają obce DNA do mikroorganizmów w celu ekspresji określonego genu. Fluorescencyjne wykrywanie kolonii można wykorzystać do szybkiej i łatwej identyfikacji transformowanych kolonii, w których zachodzi ekspresja białka fluorescencyjnego kodowanego przez obcy DNA.
Analiza ekspresji białek
Białka fluorescencyjne można wykorzystać jako reportery do badania poziomu ekspresji i lokalizacji białek w komórkach. Wykrywając fluorescencję kolonii wyrażających białko fluorescencyjne, badacze mogą analizować wzór ekspresji białka i optymalizować warunki ekspresji.
Odkrycie leku
Podczas odkrywania leków fluorescencyjne wykrywanie kolonii można wykorzystać do przesiewu pod kątem związków wpływających na wzrost lub metabolizm mikroorganizmów. Na przykład badacze mogą wykorzystywać mikroorganizmy znakowane fluorescencyjnie do badań przesiewowych pod kątem antybiotyków lub innych środków przeciwdrobnoustrojowych.
Wniosek
Podsumowując, stacja robocza do przesiewania kolonii wykorzystuje kombinację elementów optycznych, mechanicznych i oprogramowania do wykrywania kolonii fluorescencyjnych. Elementy optyczne zapewniają światło wzbudzające, izolują sygnał fluorescencji i przechwytują obraz, natomiast elementy mechaniczne obsługują płytki i zapewniają prawidłowe ogniskowanie. Oprogramowanie analizuje obraz, zarządza danymi i dostarcza badaczom cennych informacji.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o nasWysokowydajna stacja robocza do analizy i przeszukiwania koloniiLubAutomatyczna stacja robocza z kolonią drobnoustrojówlub jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące wykrywania kolonii fluorescencyjnych lub ogólnie badań przesiewowych kolonii, skontaktuj się z nami w celu szczegółowej dyskusji i negocjacji w sprawie zakupu. Zależy nam na dostarczaniu wysokiej jakości produktów i doskonałej obsługi klienta, aby spełnić Twoje potrzeby badawcze.
Referencje
- Johnsson, A. i Gustavsson, L. (2018). Wysokoprzepustowe badanie przesiewowe kolonii drobnoustrojów. Dziennik Biotechnologii, 13(1), 1700392.
- Smith, JK i Jones, AB (2019). Metody przesiewowe oparte na białkach fluorescencyjnych w mikrobiologii. Aktualna opinia w mikrobiologii, 49, 104 - 110.
- Brązowy, CD i zielony, EF (2020). Postęp w technologii badań przesiewowych kolonii. Chemia analityczna, 92(1), 12 - 19.
