凝胶成像系统原理

　　凝胶成像系统由紫外透射灯箱、白光灯箱、暗箱、摄像头、计算机系统，凝胶分析软件等组成，可在明室中操作。具有白光光源及三种波长的紫外光源，可单独使用其中某个波长的光源，亦可同时使用几种波长光源。

　　凝胶成像系统通过样品在电泳凝胶或者其他载体上的迁移率不一样，以标准品或者其他的替代标准品相比较就会对未知样品作一个定性分析。这个就是图像分析系统定性的基础。根据未知样品在图谱中的位置可以对其作定性分析，就可以确定它的成份和性质。

　　样品对投射或者反射光有部分的吸收，从而照相所得到的图像上面的样品条带的光密度就会有差异。凝胶成像系统光密度于样品的浓度或者质量成线性关系。根据未知样品的光密度，通过于已知浓度的样品条带的光密度指相比较就可以得到未知样品的浓度或者质量。这就是图像分析系统定量的基础。采用新技术的紫外透射光源和白光透射光源使光的分布更加均匀，Zda限度的消除了光密度不均造成的对结果的影响。

　　1、凝胶成像系统的控制系统

　　控制系统有三种规格：B型控制系统、T型控制系统和A型控制系统。控制系统的主要作用是控制凝胶图像系统的工作和运行。

　　2、凝胶成像系统的光源系统

　　光源系统的作用是：紫外光照射经EB染色的凝胶会发出明亮的荧光。不同波长的紫外光对不同染色的凝胶激发作用也不尽相同。

　　凝胶成像系统的光源的种类及用途：

　　凝胶成像系统的光源分为四种，分别是透射紫外，反射紫外，透射白光，反射白光。

　　①透射紫外：可激发多种荧光染料。光源波长302nm或365nm。

　　②反射紫外：紫外反射灯源使用并不广泛，主要是提供非透明材质的DNA跑胶载体如纸层析等的成像需要而使用。由于比较常用的还是透明的琼脂糖凝胶与聚丙烯酰胺凝胶，透射光源完全可以满足，因此凝胶成像中通常将紫外反射光源作为选配件不列入标配中。光源波长254nm或365nm。

　　③透射白光

　　凝胶成像系统是分子生物学常用仪器，在医院临床检验和科研开发中发挥着重要的辅助作用。其主要是对电泳后的琼脂糖凝胶中的核酸在紫外灯管下的影像进行采集，并进行图像保存与定性分析。

　　1、打开总电源开关(位于凝胶成像系统的右侧的开关)，电源指示灯亮;

　　2、将染色后的凝胶用水冲洗后，放在透射样品台正中，并关严暗箱抽屉;

　　3、双击电脑桌面上的快捷方式，录入信息或者直接点击“确认”进入软件;

　　4、点击打开拍摄程序;

　　5、凝胶成像系统出现以下界面表示安装成功，可以开始成像操作。

　　参数设置：①对比度调整为：0;②对核酸成像：曝光时间1000~1500，增益20~30;③对蛋白成像：曝光时间500~800，增益20~30;

　　(1)打开反射白灯灯开关：①调节光圈大小，使画面内能观察到图像。②在计算机显示屏上观察凝胶是否已全部在显示区域内，如凝胶位置不在画面ZY，请重新移动凝胶位置;如画面内未能将凝胶拍全，请调节变焦。

　　(2)关闭反射灯开关，打开透射灯开关。

　　6、观察计算机上显示的图像，重新调节光圈大小注意避免图像过亮出现光晕。调节焦距，使图像清晰;

　　7、单击右下角的，点击扫描形成文件;退出扫描对话框，将直接进入软件分析，凝胶成像系统自动关闭所有光源，退出拍摄程序。

　　1、注意开机顺序，先开凝胶成像系统，再打开电脑进入软件。

　　2、紫外凝胶照相时要防止EB污染仪器，凝胶成像系统的门不能用污染的手套接触，进行软件操作时同样不能被污染的手套接触。

　　3、在使用紫外光源照相的过程中，不可以打开凝胶成像系统前面板。

　　4、照相后经废胶取出，并用较软的纸擦拭干净。

　　5、调焦时要轻，动作不要剧烈。

　　6、环境电压不稳定时，请使用稳压电源。使用过程中如遇断电，请及时将仪器电源关闭，直至重新来电。

　　7、使用时，请先打开凝胶成像系统的电源开关，

　　凝胶成像系统是一种采用成像装置对置于暗箱内的核酸电泳凝胶、蛋白电泳凝胶进行成像，并将采集的图像输入计算机，通过相应的分析软件，对凝胶条带作定性和半定量分析的仪器。

　　由于样品在电泳凝胶上的迁移率不一样，以标准品或者其他替代对照品作参照，根据未知待测样品在图谱中的位置可以估测其分子量大小，即定性分析。在一定浓度范围内，灰度值(光密度)与样品的一定浓度或一定质量成线性关系，根据未知样品的灰度(光密度)，通过与已知浓度的标准品或替代对照品条带的灰度(光密度)值相比较，就可以得到未知样品的浓度或质量，即半定量分析。

　　凝胶成像系统技术指标包括：分辨力、灰阶等级、信噪比、白光照度、照度均匀性、紫外激发源光谱辐射相对分布率。

　　1、分辨力：能一定程度上反映所校凝胶成像系统成像的图片清晰程度。

　　2、灰阶等级：能反映所校凝胶成像系统的分辨图像的明暗程度。

　　3、信噪比：可反映所校凝胶成像系统成像的图片质量。

　　4、光照度和光照度不均匀率：能反映所校凝胶成像系统白光光源的照明质量。

　　5、紫外激发源光谱辐射相对分布率：能反映所校凝胶成像系统紫外激发源的紫外激发光谱分布。凝胶成像系统紫外激发源的紫外激发光谱是特指波长200nm~400nm的近紫外光谱，又可细分为UVA(320nm~400nm)、UVB(280nm~320nm)和UVC(200nm~280nm)3个波段，其中UVC(200nm~280nm)波段的紫外线易造成DNA链的断裂和碱基的脱落，从而影响实验结果的分析，所以应将UVC(200nm~280nm)波段占整个紫外激发光谱(200nm~400nm)的比例控制在一个较低的范围内。

　　1、分辨力：ISO 12233分辨力测试图卡。允许使用与该图卡等效的分辨力测试图卡。

　　2、灰阶等级和信噪比：灰度级测试图卡，符合GB/

　　凝胶成像系统的基本骨包含：CCD相机，暗室和分析软件。不过其功能不仅于对琼脂糠凝胶进行成像，现在的成像仪趋向于多功能化，还适用于蛋白胶、发荧光的胶、印迹膜和菌落平板等应用。

　　1、图象摄取

　　凝胶成像系统采用数码摄影将摄取的图象直接输入计算机系统。在暗箱中的紫外灯照射下，通过调节变焦光圈、变焦倍数及焦距使样品清晰及大小适当。图象摄取获得以后，通过图象处理软件软件中图象处理菜单的“亮度”和“优化”项进行亮度调整和图象优化，以降低图象本底噪声。

　　凝胶成像系统经过这样处理以后能得到清晰的凝胶图片，同时在图象中加入文字信息进行适当注释，用热敏打印机或现在常用的高品质照片级喷墨打印机打印以后，可以得到符合文章发表要求的照片打印。

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　　2、分子量定量

　　对于一般常用的DNA胶片，利用凝胶成像系统的图象处理软件中分子量定量功能，通过对胶上DNA Marker条带的已知分子量注释，自动生成拟合曲线，并以它衡量得到未知条带的分子量。通过这种方法所得到的结果较肉眼观察估计要准确很多。

　　3、密度定量

　　一般常用的测定DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)浓度的方法是紫外吸收法，但它只能测定样品中的总核苷酸浓度，而不能区分各个长度片段的浓度。但利用凝胶成像系统和图象处理软件软件，对于DNA胶片上某一已知其DNA含量的标准条带，在调节阀值和积分框并进行密度标定以后，可以方便的单击其他未知条带根据其光密度值得到其DNA含量。

　　凝胶成像系统比紫外吸收法方便，可以测出不同长度的片段的含量，而所得结果对于分子生物学操作要求的准确度是足够的。值得指出的是，凝胶成像系统也适用于对PAGE蛋白胶条带的浓度测定。

　　4、密度扫描

　　在分子生物学和生物工程研究中，Z常用到的是对蛋白表达产物占整个菌体蛋白的百

　　凝胶成像系统是对DNA/RNA/蛋白质等凝胶电泳不同染色及微孔板、平皿等非化学发光成像检测分析的仪器。凝胶成像系统常用于分子量计算，密度扫描，密度定量，PCR定量等生物工程常规研究。

　　1、凝胶成像系统像素越高是不是成像更清晰，产品就越好?

　　像素是要针对成像设备来看的，CCD本身的质量比单纯的像素高低更重要。对于同级别CCD来说，Z重要的指标是CCD的尺寸大小，尺寸越大其本身价值就成几何倍地增长。

　　2、CCD和CMOS有什么区别，哪种芯片更好?

　　CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上。

　　在成像方面，相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的。但由于CMOS低廉的价格以及高度的整合性，因此在凝胶成像系统中得到了广泛的应用。

　　3、什么是分辨率，它与像素值有什么关系?

　　分辨率的大小和像素值是分不开的，像素值是指凝胶成像系统能分辨到的Z小的感光元件，平时说的多少万像素就是这些感光元件的个数了。

　　一般来讲像素越多，成像也就越清晰细腻，当然这其中还要受许多因素限制。但是高像素也不一定是好的CCD，其原因就是像素大小，也是很重要的因素，相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现“噪点”等干扰成像质量的现象出现。由于制造工艺的限制，增加尺寸，成本将会以几何级数提高。

　　4、什么是动态范围值，它如何反映CCD的性能?

　　动态范围决定着能否同时在一张胶上同时看到强的信号和弱的信号，而且他们之间能保持比较好的定量关系。一般动态范围采用数量级来表示，这个数越大，表明动态范围越宽。灰阶表示一种表征光亮度的方法，12bit表示从Z暗到Z亮等分为21

　　凝胶成像系统是实验室里Z为常用的仪器之一，包括成像系统和分析凝胶图片的软件系统。在选购凝胶成像系统时需要分别从这两个部分来考察凝胶成像系统的功能参数，拥有一台好的、运行稳定的设备是实验者的心愿。

　　市场上凝胶成像系统林林种种，但是从成像原理上可以分成两大类，分别是拍照成像和扫描成像。

　　拍照成像选购要素：

　　拍照成像简单说就是样品和相机的相对位置不动，可以进行单次成像或多次成像。拍照成像目前主要采用CCD相机成像，由于可以设置不同的曝光时间，常被用来进行微弱的化学发光及生物发光的成像。

　　如果主要用凝胶成像系统来拍普通核酸胶或蛋白胶，那么几乎市场上所有的凝胶成像系统都可以很好的满足需求。这时除了价格这个决定因素外，能比较的也就是一些操作等不太重要的指标了。但是对于准备做化学发光的用户，对敏感度要求高，同时还要求比较宽的动态范围。因为要想捕获到微弱的化学发光，需要上佳的CCD相机和镜头。

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　　一般来说，CCD相机的冷却温度和背景噪音息息相关，温度越低，噪音就越低。因此，-25℃的制冷温度是对相机的diyi个要求(更低的温度，噪音降低效果不明显，而量子效率又会受很大影响);另外，较大的像素能够提供更高的捕光效率;所以对于相同大小的CCD芯片，需要注意像素的尺寸。

　　镜头的参数就简单了，由于只需要观察近距离的样品，而且一般可以调整样品位置，所以基本无需选择长镜头或者变焦镜头;但是，由于需要检测微弱的化学发光，镜头的光圈则至关重要，一般F值越小，其通光量越大，而且成平方反比关系，因此一般需要选择光圈F值尽量小的镜头。

　　另外，如果镜头是电动的，可以省却打开机箱，反复手工调整光圈和聚焦等的烦恼。其他需要考虑的包括光源、滤光片和暗箱等部件。光源的种类和发光的均一度，滤光片的数量和暗箱的