荧光计在双链DNA定量中的应用效能评估

Jan,22,2026 << Return list

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荧光染料法凭借特异性荧光染料与dsDNA的选择性结合特性,有效克服了紫外分光光度法的缺陷,具有更高的灵敏度和特异性。其中,dsDNA HS检测试剂盒采用的Picogreen类荧光染料可特异性结合dsDNA的小沟区域,结合后荧光强度显著增强,且不与RNA、蛋白质、盐离子等杂质结合,能够精准反映样品中dsDNA的真实浓度。博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计作为一款专用于核酸与蛋白定量的检测仪器,具备操作简便、检测快速、数据稳定等特点,但其在dsDNA定量中的具体应用效能、线性范围、抗干扰能力等关键指标尚未得到系统评估。

一、材料与方法

(一)实验材料

1、仪器:博清生物荧光计;紫外分光光度计;高速冷冻离心机;涡旋振荡器;移液器;0.5mL薄壁离心管;96孔黑色平底酶标板。

2、试剂与样品: dsDNA HS检测试剂盒,含dsDNA HS试剂、dsDNA HS缓冲液、标准品#1(0ng/μL)、标准品#2(10ng/μL);缓冲液(100×);小牛血清白蛋白(纯度≥98%);酵母RNA(纯度≥98%);基因组dsDNA(提取自人外周血白细胞,纯度经检测A260/A280=1.85~1.90)。

(二)实验方法

1、工作液制备

根据dsDNA HS检测试剂盒说明书,制备工作液:取60μL dsDNA HS试剂与11.94mL dsDNA HS缓冲液充分混匀,配制12mL工作液,现配现用,2~8℃避光保存。

2、标准品梯度制备

以1×TE缓冲液为稀释液,将Qubit dsDNA HS标准品#2(10ng/μL)进行梯度稀释,制备浓度为10pg/μL、50pg/μL、100pg/μL、500pg/μL、1ng/μL、10ng/μL、50ng/μL、100ng/μL的系列标准品溶液,每个浓度设置3个重复孔。

3、样品制备

纯dsDNA样品 取提取的人外周血白细胞基因组dsDNA,用1×TE缓冲液稀释至5ng/μL、20ng/μL、80ng/μL三个浓度,每个浓度设置3个重复。

含杂质dsDNA样品 分别在5ng/μL、20ng/μL、80ng/μL的纯dsDNA样品中加入RNA(终浓度5ng/μL)和BSA(终浓度10μg/μL),制备含RNA+蛋白质杂质的混合样品,每个浓度设置3个重复,用于评估仪器的抗干扰能力。

4、检测流程优化与实施

取0.5mL薄壁离心管,分别标记标准品、纯样品、杂质样品编号。向每个标准品管中加入190μL工作液和10μL系列标准品溶液,涡旋混匀(2~3s),避免产生气泡;向每个样品管中加入195μL工作液和5μL待测样品(终体积200μL),涡旋混匀后短暂离心(3000r/min,1min)去除气泡。将所有反应管置于室温避光孵育,分别设置孵育时间2min、3min、5min,通过比较不同孵育时间下标准品的荧光强度稳定性,确定最优孵育时间。

将优化孵育时间后的反应管放入博清生物荧光计样品槽,按照仪器操作流程进行检测:开机后选择“DNA检测”模式,进入“dsDNA High Sensitivity”检测程序,先放入标准品#1(0ng/μL)和标准品#2(10ng/μL)进行校准,校准完成后依次检测系列标准品和待测样品,记录每个样品的荧光强度及计算得到的浓度值。同时,将所有待测样品用紫外分光光度计在260nm波长下检测吸光度,计算浓度值作为对照。

5、重复性实验

选取20ng/μL的纯dsDNA样品和含杂质dsDNA样品,按照上述最优检测流程进行重复检测,每天检测3次,连续检测3 d,记录每次检测的浓度值,计算相对标准偏差(RSD),评估仪器检测的稳定性。

二、结果

(一)孵育时间优化结果

不同孵育时间对dsDNA-荧光染料结合体系荧光强度的影响结果显示:孵育2 min时,系列标准品的荧光强度尚未达到稳定;孵育3 min时,各浓度标准品的荧光强度趋于稳定,且重复性良好(RSD<2%);孵育5 min时,荧光强度无显著提升(P>0.05)。因此,确定最优孵育时间为3min。

(二)线性范围与灵敏度

以系列标准品浓度(x轴)为自变量,对应的荧光强度(y轴)为因变量进行线性回归分析,结果显示:在10pg/μL~100ng/μL浓度范围内,博清生物荧光计检测的荧光强度与dsDNA浓度呈良好的线性关系,线性回归方程为y=25.32x+12.47,相关系数R²=0.998。仪器最低检测限(LOD)为10pg/μL,低于紫外分光光度计的最低检测限(5ng/μL)。

(三)纯dsDNA样品定量结果比较

博清生物荧光计检测结果与理论浓度偏差较小(1.2%~3.5%),而紫外分光光度计检测结果偏差相对较大(4.8%~7.2%)。统计学分析显示,两种方法在5ng/μL、20ng/μL、80ng/μL三个浓度下的检测结果存在显著差异(P<0.05),博清生物荧光计定量结果更接近理论值。

(四)杂质干扰实验结果

博清生物荧光计在各浓度杂质样品中的定量结果偏差均小于5%(2.1%~4.7%),与纯样品检测结果无显著差异(P>0.05);而紫外分光光度计在杂质样品中的定量结果偏差显著增大(15.3%~27.8%),且浓度越低,偏差越大,表明其易受RNA和蛋白质杂质的干扰。

(五)重复性实验结果

重复性实验显示,博清生物荧光计对20ng/μL纯dsDNA样品和含杂质dsDNA样品的检测结果RSD分别为2.1%和2.8%,均小于3%,表明仪器具有良好的检测稳定性,检测结果可靠。

三、讨论

dsDNA的精准定量是分子生物学实验的基础,低浓度、高杂质样品的定量准确性一直是行业内的技术难点。本研究系统评估了博清生物荧光计在dsDNA定量中的应用效能,结果表明该仪器结合dsDNA HS检测试剂盒,在线性范围、灵敏度、特异性及稳定性等方面均表现出优异性能,能够有效满足精密实验对dsDNA定量的需求。

线性范围和灵敏度是评估定量仪器性能的核心指标。本研究发现,博清生物荧光计在10pg/μL~100ng/μL浓度范围内对dsDNA的定量具有良好的线性关系(R²>0.995),最低检测限可达10pg/μL,显著优于紫外分光光度计(最低检测限5ng/μL)。这一优势使得博清生物荧光计能够精准定量低浓度dsDNA样品,如PCR产物、病毒DNA等,而这类样品采用紫外分光光度法往往难以获得可靠结果。其高灵敏度主要源于荧光染料与dsDNA的特异性结合机制:荧光染料在未结合dsDNA时荧光强度极低,结合后通过构象变化激活荧光信号,使得荧光强度与dsDNA浓度呈良好的剂量依赖关系,从而实现低浓度样品的精准检测。

特异性和抗干扰能力是保障dsDNA定量准确性的关键。紫外分光光度法基于260nm波长吸光度检测,无法区分dsDNA与RNA、蛋白质等杂质,导致含杂质样品的定量结果偏差较大。本研究中,紫外分光光度计在含RNA和蛋白质的样品中定量偏差达15.3%~27.8%,而博清生物荧光计的偏差仅为2.1%~4.7%,表明其具有极强的抗干扰能力。这一结果与dsDNA HS试剂的特异性密切相关,其采用的荧光染料仅与dsDNA的小沟区域结合,不与RNA、蛋白质、盐离子等常见杂质作用,从而有效排除了杂质对定量结果的干扰,能够真实反映样品中dsDNA的实际浓度。

重复性实验结果显示,博清生物荧光计检测结果的RSD均小于3%,表明仪器性能稳定,检测数据可靠。此外,该仪器操作简便,检测快速,单个样品检测时间仅需3~5s,且样品需求量少(1~20μL),能够有效减少样品损耗,提高实验效率,适合高通量样品检测需求。与传统紫外分光光度计相比,博清生物荧光计无需复杂的样品前处理,仅需简单的孵育步骤即可进行检测,降低了实验操作难度和人为误差,更适合常规实验室的日常应用。

综上所述,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计结合特异性荧光染料法,在dsDNA定量中具有线性范围宽、灵敏度高、特异性强、稳定性好、操作简便等优势,能够有效克服传统紫外分光光度法的缺陷,为后续qPCR、NGS、基因克隆等精密实验提供精准的定量数据支持,具有重要的实用价值和推广前景。