荧光计在荧光标记蛋白检测中荧光标记效率评估实验研究

Dec,08,2025 << Return list

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博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计是一款基于荧光光谱检测原理的新型分析仪器,具有操作简便、检测速度快、灵敏度高、稳定性好等特点,可直接检测样品的荧光强度,并通过内置算法实现相关参数的快速计算。本研究以牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白,异硫氰酸荧光素(FITC)为荧光标记试剂,系统开展博清生物荧光计在荧光标记蛋白标记效率评估中的应用研究,通过与经典的紫外-可见分光光度法进行对比,验证该仪器的检测准确性、重复性及适用性,为荧光标记蛋白的质量控制提供一种新的高效检测方案。

一、材料与方法

(一)实验材料

牛血清白蛋白(BSA,纯度≥98%);异硫氰酸荧光素(FITC,纯度≥95%);碳酸氢钠(NaHCO)、碳酸钠(NaCO)、氯化钠(NaCl)、盐酸(HCl)等均为分析纯,;实验用水为超纯水(电阻率≥18.2MΩ·cm)。

主要实验仪器:博清生物荧光计;紫外-可见分光光度计;电子分析天平;恒温磁力搅拌器;高速冷冻离心机;超纯水机。

(二)实验方法

1、缓冲液配制

碳酸盐缓冲液(0.1mol/L,pH9.0):准确称取0.84g NaHCO和0.106g NaCO,溶于100 mL超纯水中,用HCl调节pH至9.0,室温保存备用。

PBS缓冲液(0.01mol/L,pH7.4):准确称取0.8g NaCl、0.02g KCl、0.144g NaHPO和0.024g KHPO,溶于1000mL超纯水中,用HCl调节pH至7.4,高压灭菌后4℃保存备用。

2、荧光标记蛋白的制备

采用异硫氰酸荧光素(FITC)标记牛血清白蛋白(BSA)的经典方法。具体步骤如下:①准确称取50mg BSA,溶于5mL碳酸盐缓冲液(0.1mol/L,pH 9.0)中,充分溶解后得到10mg/mL的BSA溶液,4℃冷藏备用;②准确称取不同质量的FITC(分别为1mg、2mg、3mg、4mg、5mg),分别溶于1mL无水乙醇中,得到不同浓度的FITC溶液,避光保存;③将不同浓度的FITC溶液缓慢滴加到BSA溶液中,FITC与BSA的摩尔比分别设置为5:1、10:1、15:1、20:1、25:1,滴加过程中不断搅拌;④滴加完成后,在室温下避光磁力搅拌反应2h;⑤反应结束后,将反应液转移至透析袋(截留分子量为10kDa)中,以PBS缓冲液(0.01mol/L,pH 7.4)为透析液,4℃避光透析24h,期间更换透析液3次,以去除未结合的游离FITC;⑥透析完成后,将样品转移至离心管中,12000r/min高速冷冻离心10min,去除沉淀,收集上清液,即为不同摩尔比的FITC-BSA荧光标记蛋白样品,4℃避光保存备用。

3、博清生物荧光计检测荧光强度及标记效率计算

开启博清生物荧光计,预热30min,按照仪器操作手册进行参数设置:激发波长(Ex)为490nm,发射波长(Em)为520nm,激发狭缝宽度为5nm,发射狭缝宽度为5nm,检测电压为500V。以PBS缓冲液(0.01mol/L,pH7.4)为空白对照,分别取1mL不同浓度的FITC-BSA样品置于石英比色皿中,放入仪器样品池,检测样品的荧光强度(F)。每个样品平行检测3次,取平均值。

根据博清生物荧光计内置的F/P值计算算法,结合检测得到的荧光强度及预先测定的BSA浓度,计算荧光标记效率(F/P值)。F/P值的计算公式为:F/P=(荧光强度×稀释倍数)/(蛋白浓度×摩尔消光系数)。其中,BSA的摩尔消光系数为43820 L·mol¹·cm¹,FITC的荧光校正系数通过仪器校准获得。

4、紫外-可见分光光度法检测及标记效率计算(对照方法)

开启紫外-可见分光光度计,预热30min,以PBS缓冲液(0.01mol/L,pH 7.4)为空白对照,分别测定不同FITC-BSA样品在280nm(BSA的特征吸收峰)和495nm(FITC的特征吸收峰)处的吸光度值(A₂₈₀和A₄₉₅)。每个样品平行检测3次,取平均值。

根据紫外-可见分光光度法计算F/P值的经典公式:F/P=(A₄₉₅×稀释倍数)/(A₂₈₀-0.02×A₄₉₅)×(M_BSA/ε_FITC)。其中,0.02为FITC在280nm处的吸光度校正系数;M_BSA为BSA的分子量(66430 Da);ε_FITC为FITC在495nm处的摩尔消光系数(73000L·mol¹·cm¹)。

5、方法学验证

线性关系考察:取同一批FITC-BSA样品,用PBS缓冲液稀释成不同浓度(0.1 mg/mL、0.2 mg/mL、0.3 mg/mL、0.4 mg/mL、0.5 mg/mL),分别用博清生物荧光计检测其荧光强度,以荧光强度为纵坐标(Y),样品浓度为横坐标(X),绘制标准曲线,计算相关系数(R²)。

重复性考察:取同一浓度的FITC-BSA样品,用博清生物荧光计连续检测6次,计算检测结果的相对标准偏差(RSD)。

准确性考察:以紫外-可见分光光度法检测结果为标准值,计算博清生物荧光计检测结果的相对误差(RE),评估其准确性。

二、结果

(一)荧光标记蛋白的制备结果

通过不同摩尔比的FITC与BSA进行标记反应,并经透析、离心纯化后,成功制备得到5组FITC-BSA荧光标记蛋白样品。经紫外-可见分光光度法初步检测,样品在280nm和495nm处均有特征吸收峰,表明FITC已成功结合到BSA上;同时,未结合的游离FITC经透析后基本被去除,样品纯度满足后续检测要求。

(二)博清生物荧光计检测线性关系结果

同一批FITC-BSA样品稀释成不同浓度后,用博清生物荧光计检测其荧光强度,绘制标准曲线。结果显示,在样品浓度为0.1 mg/mL~0.5 mg/mL范围内,荧光强度与样品浓度呈现良好的线性关系,相关系数R²=0.997,表明博清生物荧光计在该浓度范围内具有优异的线性检测能力。

(三)两种方法检测荧光标记效率(F/P值)结果对比

采用博清生物荧光计和紫外-可见分光光度法分别对5组不同摩尔比的FITC-BSA样品进行标记效率检测。随着FITC与BSA摩尔比的增加,两种方法检测得到的F/P值均逐渐升高,且变化趋势一致。其中,当FITC与BSA摩尔比为5:1时,博清生物荧光计检测的F/P值为1.23±0.03,紫外-可见分光光度法检测的F/P值为1.21±0.02;当摩尔比增加至25:1时,博清生物荧光计检测的F/P值为4.85±0.05,紫外-可见分光光度法检测的F/P值为4.82±0.04。配对t检验结果显示,两种方法检测得到的F/P值无显著性差异(P=0.32>0.05)。

(四)博清生物荧光计检测重复性结果

取同一浓度(0.3 mg/mL)的FITC-BSA样品,用博清生物荧光计连续检测6次,检测结果分别为:荧光强度3562±25、3578±22、3556±28、3570±24、3568±23、3572±21,计算得到的相对标准偏差(RSD)为0.28%,小于3%,表明博清生物荧光计具有良好的检测重复性。

(五)博清生物荧光计检测准确性结果

以紫外-可见分光光度法检测的F/P值为标准值,计算博清生物荧光计检测结果的相对误差(RE)。结果显示,5组样品的相对误差分别为1.65%、1.23%、0.82%、0.64%、0.62%,均小于2%,表明博清生物荧光计检测结果具有较高的准确性。

三、讨论

荧光标记效率是荧光标记蛋白的核心质量指标,其评估方法的优劣直接影响后续实验的可靠性。本研究以BSA为模型蛋白,FITC为荧光标记试剂,系统探讨了博清生物荧光计在荧光标记效率评估中的应用效果,并与经典的紫外-可见分光光度法进行了对比分析。

实验结果表明,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计对FITC-BSA样品的荧光强度检测具有良好的线性关系(R²=0.997),在0.1mg/mL~0.5mg/mL浓度范围内能够准确响应样品浓度的变化,满足不同浓度荧光标记蛋白的检测需求。通过与紫外-可见分光光度法的对比发现,两种方法检测得到的F/P值变化趋势一致,且无显著性差异(P>0.05),相对误差均小于2%,表明博清生物荧光计检测结果具有较高的准确性,能够有效替代传统的紫外-可见分光光度法进行荧光标记效率的评估。同时,该仪器的检测重复性优异,RSD仅为0.28%,远低于3%的常规标准,说明其检测结果稳定可靠,能够满足批量样品检测的需求。

与传统的紫外-可见分光光度法相比,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计具有明显的优势:①操作简便快捷,无需复杂的样品前处理,仅需将样品放入仪器即可完成检测,整个检测过程耗时不足1min,而紫外-可见分光光度法需要分别测定两个波长的吸光度值,计算过程繁琐,耗时较长;②检测灵敏度高,能够检测到低浓度样品的荧光信号,对于标记效率较低的样品也能准确评估,而紫外-可见分光光度法对低浓度样品的检测灵敏度有限,易受背景干扰;③仪器内置F/P值计算算法,可直接输出检测结果,无需人工手动计算,减少了人为误差;④仪器体积小巧,价格相对低廉,维护成本低,适合实验室常规使用。

本研究也存在一定的局限性:仅以BSA和FITC为模型进行了研究,未涉及其他类型的蛋白(如抗体、酶等)和荧光标记试剂(如Cy3、Cy5等);同时,未考察不同实验条件(如pH值、温度、离子强度等)对检测结果的影响。后续研究可进一步拓展实验范围,考察博清生物荧光计在不同类型荧光标记蛋白检测中的适用性,以及不同实验条件对检测结果的影响,为其更广泛的应用提供数据支撑。

综上所述,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计可快速、准确、稳定地实现荧光标记蛋白标记效率的评估,具有操作简便、灵敏度高、重复性好等优点,能够满足科研及临床前研究中对荧光标记蛋白质量控制的需求,具有广阔的应用前景。

本实验成功建立了基于博清生物荧光计的荧光标记蛋白标记效率评估方法。该方法线性关系良好、准确性高、重复性优异,检测结果与经典的紫外-可见分光光度法无显著性差异。博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计操作简便、检测快速,可有效替代传统方法用于荧光标记蛋白标记效率的常规检测,为生物医学研究中荧光标记技术的质量控制提供了一种高效、可靠的新工具。