適配蛋白質印跡成像的CCD相機選型詳解

在生命科學、分子生物學、基因組學和蛋白質組學等領域里，Syngene是創新與卓越的交匯點。作為Synoptics Ltd的一個部門，Syngene致力于通過我們的圖像分析技術來拓展科學研究的邊界。從凝膠記錄到熒光和化學發光成像設備，我們的產品都經過精心制作，以滿足監管機構和認證機構制定的嚴格標準。攝像機在我們的使命中至關重要，凸顯了我們致力于提供極高的質量和性能。

蛋白質印跡成像：我應該選擇哪款CCD相機以獲得最大靈敏度？

無論是使用化學發光還是熒光，蛋白質印跡法都是研究蛋白質時最常用的蛋白質檢測方法。檢測化學發光信號的常用方法有兩種：

• 將蛋白質印跡暴露于 X 射線膠片。

• 使用帶有冷卻的電荷耦合器件 （CCD） 相機的數碼成像系統。

CCD相機采用光敏硅芯片將光子轉換為數碼信號。G：Box Chemi 系列等尖端系統提供的數碼成像功能優于膠片檢測方法。這些優勢包括更高的靈敏度、改進的線性度和更寬的動態范圍，有助于在四個數量級 （4OD） 的寬濃度范圍內進行準確的蛋白質定量。

在選擇CCD相機時應該考慮什么？

其中一個主要考慮因素是CCD相機的靈敏度。在評估相機的靈敏度時，您還需要查看一些關鍵指標，例如：

• 信噪比 （SNR）

• 量子效率 （QE） 百分比

• 像素大小

• 動態范圍

了解這些關鍵指標將使您能夠評估適合您需求的成像系統。

信噪比 （SNR）

蛋白質印跡的研究人員旨在最大限度地提高來自蛋白質條帶的信號，同時最小化膜的背景。這被稱為信噪比 （SNR）。為了實現最佳的 SNR 比，您需要捕獲盡可能多的信號（最高的量子效率百分比），并將噪聲源降至最低。

稍后再詳細解釋量子效率。但要理解信噪比，你需要知道CCD傳感器產生的不同類型的噪聲。一個主要的噪聲源被稱為讀出噪聲。那么，什么是讀出噪聲？它是源自光電子放大和轉換為電壓的過程中產生的噪聲源的組合。攝像機讀出的速度越快，噪聲就越高。

暗噪聲是第二個噪聲源，在未施加任何信號時，由CCD內部的熱運動引起的噪聲。冷卻相機可以減少暗信號，并允許更長的積分時間，最長可達幾個小時。想要獲得沒有明顯暗噪聲積累的化學發光成像，必須檢查是否使用冷卻的相機。所有 G：Box Chemi 系列相機均采用帕爾帖冷卻，確保在拍攝長時間曝光圖像時將暗噪點降至最低。

入射光子具有一種固有的噪聲，稱為光子散粒噪聲。從經過校準的恒定光源測量信號時，該值會波動，看起來像是來自相機的噪聲。然而，這種效應可以歸因于信號本身的可變性。

量子效率 (QE)

量子效率 （QE） 是傳感器將入射光子轉換為可測量電子信號的能力。量子效率（QE）通常以百分比表示;因此，80% 的 QE 表明每個入射光子釋放光電子的可能性為 80%。

QE 與波長（光子能量）相關，因此，在感興趣的波長處檢查相機傳感器的 QE 曲線非常重要。G：Box Chemi 系列相機使用傳感器 ICX674，在 425nm 處具有 73% 的高 QE，這使得這些系統非常適合捕獲化學發光蛋白質印跡，因為化學發光在大約 425nm 的波長下發射（參見圖表）。在對熒光進行成像時，必須檢查您正在成像的熒光染料的感興趣波長處的QE曲線，以確保您將從傳感器相機獲得最大靈敏度。

像素大小

相機傳感器中的像素收集光子并將其轉換為電信號。信號被數字化，相機可以根據每個像素接收的值生成圖像。

較小的像素可以合并，這意味著傳感器上相鄰像素的信號可以合并以創建單個更大的有效像素（稱為超像素），從而提高靈敏度，從而縮短曝光時間。像素合并的缺點是它確實會導致分辨率損失。3 桶圖形通過桶中捕獲雨水來解釋這一點。較大的水桶可以捕獲更大的雨滴量; 因此，更大的像素可以捕獲更多的光子。

對高像素傳感器的需求導致了傳感器設計的發展，并使越來越小的像素能夠被封裝到傳感器中。雖然擁有更多的像素可能是有益的，但也需要權衡取舍，因為像素大小會影響信噪比和動態范圍。因此，在為凝膠文檔選擇像素大小時，考慮您的應用非常重要。

動態范圍

CCD相機的動態范圍是相機可以在單個圖像中捕獲的范圍，即對信號從最弱到最強的線性響應（見折線圖）。

許多研究人員希望在同一蛋白質印跡樣品中分析低表達和高表達的蛋白質。對于動態范圍有限的成像系統來說，同時對這兩件事進行成像可能具有挑戰性。捕獲曝光時間長的圖像可以檢測低表達的蛋白質，并導致飽和或“過曝”條帶。

具有寬動態范圍的系統允許捕獲低強度和高強度波段的圖像，從而可以分析弱表達和強表達的蛋白質。

了解動態范圍對于正確分析數據和解釋蛋白質印跡結果至關重要。準確定量要求來自蛋白質條帶的信號落在成像系統的線性范圍內。條帶強度與線性范圍內蛋白質數量的關系是線性且成正比的。如果線性范圍之外的信號很弱或太強，它們可能會受到噪聲的影響，然后成像系統無法再準確記錄增加的信號（飽和），如圖所示。

在查看CCD相機的動態范圍時，您還需要考慮傳感器的滿阱容量。為什么了解滿阱容量很重要？滿阱容量是像素在飽和之前可以容納的最大電荷數，這會導致信號衰減。當像素中的電荷超過飽和水平時，電荷開始填充相鄰像素，這一過程稱為光暈，導致圖像拖尾。當像素飽和（光暈）時，CCD的線性響應將開始偏離并影響定量性能。

總之，相機的靈敏度受幾個因素的影響。在確定CCD相機的靈敏度時，請仔細查看指標：

• 暗噪聲

• 讀出噪聲

• 量子效率百分比

• 像素大小

• 動態范圍

• 滿肼容量

英國Syngene是世界優秀的一體化凝膠成像系統設備供應商。Syngene的產品廣泛應用于全世界超過10,000個研究機構和超過 50,000位科學家的實驗室，成功地為許多世界一線制藥公司和主要研究機構有影響力的項目提供準確的數據。Syngene是Synoptics集團的一個分支，該集團由劍橋大學的成像專家于1985年成立。作為全球知名公司 Synoptics子公司，Syngene秉承了其在圖像處理領域中的的優勢和特點，不僅向各廠商提供全系列的凝膠分析處理軟件，而且開發了新一代凝膠分析儀。

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