Като доставчик на работни станции за скрининг на колонии, често ме питат за техническите подробности за това как тези устройства откриват флуоресцентни колонии. В тази публикация в блога ще се задълбоча в принципите и механизмите зад тази решаваща функция, осигурявайки цялостно разбиране на процеса.
Основите на откриването на флуоресцентни колонии
Флуоресцентните колонии са колонии от микроорганизми, които експресират флуоресцентен протеин, като зелен флуоресцентен протеин (GFP) или червен флуоресцентен протеин (RFP). Тези протеини излъчват светлина, когато са възбудени от определена дължина на вълната на светлината, което им позволява лесно да бъдат разграничени от нефлуоресцентните колонии.
Работната станция за скрининг на колонии е проектирана да автоматизира процеса на откриване и анализ на тези флуоресцентни колонии. Той съчетава оптични, механични и софтуерни компоненти за постигане на висока производителност и прецизно скриниране.
Оптични компоненти
Източник на светлина
Първата стъпка при откриването на флуоресцентни колонии е да се осигури подходяща възбуждаща светлина. Работната станция за скрининг на колонии е оборудвана с източник на светлина с висок интензитет, който излъчва светлина със специфичната дължина на вълната, необходима за възбуждане на флуоресцентния протеин. Например GFP обикновено се възбужда от синя светлина с дължина на вълната около 488 nm.
Източникът на светлина е внимателно калибриран, за да осигури равномерно осветяване на цялата плоча. Това е от съществено значение за точното откриване, тъй като неравномерното осветяване може да доведе до фалшиви положителни или отрицателни резултати.
Филтри
За да изолира флуоресцентния сигнал от възбуждащата светлина и друг фонов шум, работната станция използва набор от филтри. Възбуждащият филтър позволява преминаването само на специфичната дължина на вълната на светлината, необходима за възбуждане на флуоресцентния протеин, докато емисионният филтър позволява само дължината на вълната на светлината, излъчвана от флуоресцентния протеин, да достигне до детектора.
Тези филтри са силно селективни и могат значително да подобрят съотношението сигнал-шум, което улеснява откриването дори на слаби флуоресцентни сигнали.
Детектор
Детекторът в работната станция за скрининг на колонии е отговорен за улавянето на флуоресцентната светлина, излъчвана от колониите. Камерите със свързано устройство (CCD) обикновено се използват като детектори поради тяхната висока чувствителност и разделителна способност.
CCD камерата преобразува светлината в електрически сигнал, който след това се обработва от софтуера, за да създаде изображение на плочата. Софтуерът може да анализира интензитета и разпределението на флуоресцентния сигнал във всеки пиксел от изображението, за да идентифицира и количествено определи флуоресцентните колонии.
Механични компоненти
Боравене с плочи
За постигане на скрининг с висока производителност, работната станция за скрининг на колонии е оборудвана със система за обработка на плочи. Тази система може автоматично да зарежда, позиционира и разтоварва плочите, което позволява непрекъснато пресяване без необходимост от ръчна намеса.
Системата за обработка на плочите е проектирана да бъде прецизна и надеждна, като гарантира, че всяка плоча е точно позиционирана под оптичните компоненти за оптимално откриване.
Механизъм за фокусиране
За получаване на ясни и ясни изображения на колониите, работната станция има механизъм за фокусиране. Този механизъм регулира разстоянието между оптичните компоненти и плаката, за да гарантира, че колониите са на фокус.
Фокусиращият механизъм може да бъде автоматизиран, което позволява на работната станция бързо и точно да фокусира върху всяка плоча, независимо от нейната дебелина или повърхностни неравности.
Софтуерни компоненти
Анализ на изображението
Софтуерът в работната станция за скрининг на колонии играе решаваща роля при откриването и анализа на флуоресцентните колонии. Може да изпълнява различни задачи, като сегментиране на колонии, измерване на интензитета и преброяване на колонии.
Сегментирането на колониите е процес на отделяне на колониите от фона в изображението. Софтуерът използва алгоритми за идентифициране на границите на всяка колония въз основа на интензитета и формата на флуоресцентния сигнал.
След като колониите са сегментирани, софтуерът може да измери интензитета на флуоресцентния сигнал във всяка колония. Тази информация може да се използва за количествено определяне на нивото на експресия на флуоресцентния протеин и за сравняване на флуоресценцията на различни колонии.
Софтуерът може също да преброи броя на флуоресцентните колонии в плаката, осигурявайки бърз и точен начин за оценка на ефективността на генетична трансформация или друга експериментална процедура.
Управление на данни
В допълнение към анализа на изображението, софтуерът в работната станция за скрининг на колонии може също да управлява данните, генерирани по време на процеса на скрининг. Той може да съхранява изображенията, резултатите от измерванията и друга подходяща информация в база данни за бъдещи справки и анализи.
Софтуерът може също да генерира отчети и графики, за да представи данните в ясен и разбираем формат. Това улеснява изследователите да интерпретират резултатите и да вземат информирани решения.
Приложения за откриване на флуоресцентни колонии
Откриването на флуоресцентни колонии има широк спектър от приложения в микробиологията, биотехнологиите и фармацевтичните изследвания. Някои от често срещаните приложения включват:
Скрининг на генетична трансформация
При експерименти с генетична трансформация изследователите въвеждат чужда ДНК в микроорганизми, за да експресират специфичен ген. Откриването на флуоресцентни колонии може да се използва за бързо и лесно идентифициране на трансформираните колонии, които експресират флуоресцентния протеин, кодиран от чуждата ДНК.
Анализ на протеиновата експресия
Флуоресцентните протеини могат да се използват като репортери за изследване на нивото на експресия и локализацията на протеини в клетките. Чрез откриване на флуоресценцията на колониите, експресиращи флуоресцентния протеин, изследователите могат да анализират модела на експресия на протеина и да оптимизират условията на експресия.
Откриване на наркотици
При откриването на лекарства откриването на флуоресцентни колонии може да се използва за скрининг за съединения, които влияят върху растежа или метаболизма на микроорганизмите. Например, изследователите могат да използват флуоресцентно маркирани микроорганизми за скрининг за антибиотици или други антимикробни агенти.
Заключение
В заключение работната станция за скрининг на колонии използва комбинация от оптични, механични и софтуерни компоненти за откриване на флуоресцентни колонии. Оптичните компоненти осигуряват възбуждащата светлина, изолират флуоресцентния сигнал и улавят изображението, докато механичните компоненти управляват плаките и осигуряват правилно фокусиране. Софтуерът анализира изображението, управлява данните и предоставя ценна информация за изследователите.
Ако се интересувате да научите повече за нашитеРаботна станция за анализ и скрининг на колонии с висока производителностилиАвтоматична работна станция за микробни колонии, или ако имате някакви въпроси относно откриването на флуоресцентни колонии или скрининга на колонии като цяло, моля не се колебайте да се свържете с нас за подробна дискусия и преговори за доставка. Ние се ангажираме да предоставяме висококачествени продукти и отлично обслужване на клиентите, за да отговорим на вашите изследователски нужди.
Референции
- Джонсън, А. и Густавсон, Л. (2018). Високопроизводителен скрининг на микробни колонии. Biotechnology Journal, 13 (1), 1700392.
- Smith, JK, & Jones, AB (2019). Базирани на флуоресцентни протеини методи за скрининг в микробиологията. Current Opinion in Microbiology, 49, 104 - 110.
- Браун, CD и Грийн, EF (2020). Напредък в технологията за скрининг на колонии. Аналитична химия, 92 (1), 12 - 19.
