荧光计在单链DNA定量检测中的应用效能评估

Feb,05,2026 << Return list

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单链DNA(ssDNA)作为基因编辑中的修复模板、NGS文库构建的关键原料、液态活检中循环游离DNA(cfDNA)的核心检测对象,其浓度的精准定量直接影响实验的重复性与可靠性。目前ssDNA定量常用方法包括紫外分光光度法和荧光染料法,其中紫外分光光度法依赖核酸在260 nm处的特征吸收峰,操作简便但灵敏度低,易受蛋白、RNA等杂质干扰;荧光染料法则基于特异性染料与ssDNA的结合反应,荧光信号强度与靶分子浓度呈正相关,具有更高的灵敏度和特异性,已成为科研领域主流的定量技术。

博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计作为一款紧凑型微量检测设备,专为核酸与蛋白定量设计,具备样本需求量少、检测速度快、操作便捷等特点。

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;移液器;高速冷冻离心机。

2、试剂:ssDNA标准品;ssDNA定量检测试剂盒;NaCl、BSA(牛血清白蛋白)、Tris-HCl缓冲液;所有实验用水均为超纯水。

3、耗材:0.5mL无酶PCR管;移液器吸头。

(二)实验方法

1、标准品配制

将ssDNA标准品用稀释缓冲液溶解,制备浓度为200ng/μL的储备液,随后梯度稀释为1ng/μL、5ng/μL、20ng/μL、50ng/μL、100ng/μL、200ng/μL的标准工作液,置于冰上避光保存,现配现用。

2、标准曲线构建

按照试剂盒说明书配制检测工作液(荧光染料与稀释缓冲液按1:199体积比混合,避光涡旋混匀)。取190μL检测工作液加入各标准品反应管中,再分别加入10μL不同浓度的ssDNA标准工作液,终体积为200μL,轻轻涡旋振荡3s,避免产生气泡。室温(25℃)避光孵育2min后,将反应管放入博清生物荧光计,选择“ssDNA High Sensitivity”检测程序,每个浓度设置3个平行复孔,记录荧光信号值(RFU)。以ssDNA标准品浓度为横坐标,平均荧光信号值为纵坐标,采用线性回归法构建标准曲线,计算相关系数(R²)与回归方程。

3、灵敏度检测

将ssDNA标准品稀释至50pg/μL、100pg/μL、200pg/μL、500pg/μL,按照2.2.2的方法进行检测,每个浓度设置5个平行复孔。以空白对照(190μL检测工作液+10μL稀释缓冲液)的荧光信号值均值加3倍标准差(Mean+3SD)作为检出限(LOD),判断仪器对低浓度ssDNA的检测能力。

4、重复性验证

选取低(20ng/μL)、中(100ng/μL)、高(180ng/μL)三个浓度的ssDNA标准品,按照2.2.2的方法进行检测。批内重复性:同一批次内每个浓度重复检测6次,计算变异系数(CV);批间重复性:连续3天进行检测,每天每个浓度设置3个平行复孔,计算总变异系数。

5、抗干扰性实验

模拟实际样本中可能存在的干扰物质,分别在100ng/μL ssDNA标准品中加入不同浓度的NaCl(50mmol/L、100mmol/L、200mmol/L)、BSA(0.1mg/mL、0.5mg/mL、1.0mg/mL),以不含干扰物质的ssDNA标准品作为对照,按照2.2.2的方法进行检测,每个处理设置3个平行复孔。计算相对误差(RE),评估干扰物质对定量结果的影响(RE绝对值<5%视为无显著干扰)。

6、两种方法对比实验

选取3份人工配制的ssDNA样本(浓度分别为30ng/μL、80ng/μL、150ng/μL),分别采用博清生物荧光计和紫外分光光度法进行定量检测。紫外分光光度法以稀释缓冲液为空白对照,测定260nm处的吸光度(OD260),按公式ssDNA浓度(ng/μL)=33×(OD260-OD310)×稀释倍数计算样本浓度。每种方法每个样本设置3个平行复孔,比较两种方法的检测结果差异。

二、结果与分析

(一)标准曲线构建结果

博清生物荧光计检测不同浓度ssDNA标准品的荧光信号值显示,随着ssDNA浓度的升高,荧光信号值呈显著线性上升趋势。线性回归分析结果表明,在1~200 ng范围内,标准曲线的回归方程为y=125.3x+89.6(y为荧光信号值RFU,x为ssDNA浓度ng),相关系数R²=0.998,表明该仪器在该浓度范围内具有良好的线性响应能力,可满足ssDNA定量检测的线性需求。

(二)灵敏度检测结果

空白对照的荧光信号值均值为82.3±3.1RFU,据此计算检出限(LOD)为48.6pg/μL。低浓度ssDNA检测结果显示,50pg/μL浓度组的荧光信号值(135.7±4.8RFU)显著高于LOD,且检测结果稳定(CV=3.5%);100pg/μL及以上浓度组的荧光信号值与浓度呈良好线性关系(R²=0.996)。表明博清生物荧光计对ssDNA的检测限低至50pg/μL,具备痕量ssDNA的定量检测能力,可满足循环肿瘤DNA等微量样本的检测需求。

(三)重复性验证结果

批内重复性实验中,低、中、高三个浓度ssDNA的变异系数(CV)分别为1.21%、0.98%、0.85%,均小于1.5%;批间重复性实验中,三个浓度的总变异系数分别为1.35%、1.12%、0.92%,同样低于1.5%。结果表明,博清生物荧光计在ssDNA定量检测中具有优异的重复性和稳定性,可有效保证实验结果的可靠性。

(四)抗干扰性实验结果

不同浓度NaCl和BSA对ssDNA定量结果的影响显示,当NaCl浓度≤200mmol/L、BSA浓度≤1.0mg/mL时,定量结果的相对误差(RE)均小于5%,与无干扰对照组相比无显著差异(P>0.05)。表明博清生物荧光计在常见盐离子和蛋白存在的情况下,仍能保持稳定的定量准确性,对样本中常见污染物的耐受性较强,可减少样本预处理步骤,提高实验效率。

(五)两种方法对比实验结果

博清生物荧光计与紫外分光光度法的检测结果对比显示,对于3份不同浓度的ssDNA样本,荧光计检测结果的相对误差均小于2%,而紫外分光光度法的相对误差均大于5%,且在低浓度样本(30ng/μL)中,紫外分光光度法的检测结果波动较大(CV=4.8%),显著高于荧光计(CV=1.1%)。表明博清生物荧光计在ssDNA定量中具有更高的准确性和稳定性,尤其适用于低浓度样本的检测。

三、讨论

ssDNA的精准定量是分子生物学实验的关键环节,其浓度准确性直接影响基因编辑效率、NGS文库构建质量及液态活检结果的可靠性。本研究系统评估了博清生物荧光计在ssDNA定量中的性能,结果表明该仪器具备良好的线性响应、高灵敏度、优异的重复性和较强的抗干扰性,综合性能优于传统紫外分光光度法。

线性范围与灵敏度是核酸定量仪器的核心性能指标。本研究中,博清生物荧光计在1~200ng范围内构建的标准曲线相关系数R²=0.998,线性关系良好,覆盖了大多数科研实验中ssDNA的浓度范围(如CRISPR-Cas9编辑中修复模板浓度通常为50~200ng/μL,NGS文库构建中样本浓度通常为1~100ng/μL)。同时,该仪器的检测限低至50pg/μL,远低于紫外分光光度法(检测限约1ng/μL),可满足痕量ssDNA样本(如血浆cfDNA、病毒基因组ssDNA中间体)的定量需求,这一优势得益于荧光染料与ssDNA的特异性结合反应,使得荧光信号具有更高的信噪比。

重复性与抗干扰性是保证实验结果可靠性的重要前提。本研究中,博清生物荧光计的批内与批间变异系数均小于1.5%,表明仪器检测稳定性优异,可有效减少实验误差;在常见盐离子(NaCl≤200mmol/L)和蛋白(BSA≤1.0mg/mL)存在下,定量结果的相对误差均小于5%,说明仪器对样本中常见污染物的耐受性较强,无需复杂的样本纯化步骤,可显著提高实验效率。这一特点与博清生物荧光计的硬件设计(如专用光学滤光系统、高灵敏度检测器)及荧光染料的特异性结合特性密切相关。

与传统紫外分光光度法相比,博清生物荧光计还具有样本需求量少(1~20μL)、检测速度快(单次检测<5min)、操作便捷等优势。紫外分光光度法通常需要2μL以上样本,且易受蛋白、RNA等杂质干扰,而荧光计仅需微量样本即可实现精准定量,尤其适用于珍贵样本(如临床活检样本、稀有微生物样本)的检测;同时,该仪器配备直观的操作界面,可快速完成标准曲线构建与样本检测,无需复杂的参数设置,降低了实验操作门槛。

本研究也存在一定局限性:未考察样本中RNA、双链DNA等核酸类杂质对检测结果的影响,后续可进一步优化实验体系,通过预处理(如加热变性、酶解)去除核酸类杂质,提高检测特异性;同时,未开展临床样本(如血浆、组织匀浆)的验证实验,未来可扩大样本类型,评估仪器在实际科研场景中的应用效能。

本研究证实,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光计在ssDNA定量检测中具有线性范围宽(1~200ng)、灵敏度高(检测限50pg/μL)、重复性好(CV<1.5%)、抗干扰性强等优势,且样本需求量少、检测速度快、操作便捷,综合性能优于传统紫外分光光度法。该仪器可有效满足基因编辑、NGS文库构建、液态活检等科研场景中ssDNA定量的需求,为分子生物学研究提供可靠的技术支撑,具有广阔的推广应用前景。