플레이트 리더

Plate reader

마이크로플레이트 리더 또는 마이크로플레이트 광도계라고도 하는 플레이트 리더는 마이크로타이터 플레이트에서 샘플의 생물학적, 화학적 또는 물리적 이벤트를 감지하는 데 사용되는 기기입니다.제약 및 바이오테크놀로지 산업 및 학술 기관의 연구, 의약품 발견,[1] 바이오아세이 검증, 품질 관리 및 제조 프로세스에서 널리 사용됩니다.샘플 반응은 1-1536 웰 포맷 마이크로미터 플레이트에서 측정할 수 있습니다.학술 연구실이나 임상 진단 실험실에서 사용되는 가장 일반적인 마이크로플레이트 형식은 96웰(8x12 매트릭스)이며, 일반적인 반응 부피는 웰당 100~200µL이다.일반적으로 처리량(하루 처리된 검체 수)과 검체당 검사 비용이 중요한 파라미터가 될 때 고밀도 마이크로플레이트(384웰 또는 1536웰 마이크로플레이트)가 스크리닝 애플리케이션에 사용되며, 일반적인 검사 부피는 웰당 5~50µL입니다.마이크로플레이트 측정의 일반적인 검출 모드는 흡광도, 형광 강도, 발광, 시간 분해 형광 및 형광 편광이다.

방법들

흡광도

흡광도 검출은 30년 이상 마이크로플레이트 리더에서 사용할 수 있으며 ELISA 측정, 단백질 및 핵산 정량 또는 효소 활성 측정[2](즉, 세포 [3]생존성을 위한 MTT 측정)과 같은 측정에 사용됩니다.광원은 특정 파장(광학 필터 또는 흑백에 의해 선택됨)을 사용하여 샘플을 조명하고, 우물 반대편에 위치한 광검출기는 초기(100%) 빛의 양이 샘플을 통해 전달되는 정도를 측정합니다. 투과된 빛의 양은 일반적으로 몰의 농도와 관련이 있습니다.관심의 끈기존의 몇 가지 측색 분석은 플레이트 리더에서 정량적으로 작동하도록 소형화되었으며 연구 목적에 적합한 성능을 제공합니다.플레이트 리더법으로 변환된 분석의 예로는 암모늄, 질산염, [4]아질산염,[5] 요소, 철([6]II) 및 [7]오르토인산염이 있다.최근에는 플레이트 [8]리더에 직접 사용할 수 있도록 비색 화학 기술이 개발되었습니다.

형광

형광 강도 검출은 지난 20년 동안 마이크로플레이트 형식으로 매우 광범위하게 발전했다.응용 프로그램의 범위는 흡광도 검출을 사용할 때보다 훨씬 넓어지지만 일반적으로 계측 비용이 더 많이 듭니다.이 타입의 계측에서는, 제1의 광학계(여진계)가 특정의 파장(광필터 또는 흑백기에 의해서 선택됨)을 사용해 샘플을 조사한다.그 결과, 샘플이 발광(형광)하고, 제2의 광학계(방출계)가 발광한 빛을 모아 들뜸광으로부터 분리(필터 또는 흑백계를 이용해)해, 광전자 증배관(PMT)등의 광검출기를 사용해 신호를 측정한다.흡광도 검출에 비해 형광 검출의 장점은 현재 이용 가능한 형광 라벨의 폭넓은 선택권을 고려할 때 감도 및 적용 범위이다.예를 들어 칼슘 이미징으로 알려진 기술은 세포 내 칼슘 [citation needed][9]수준을 평가하기 위해 칼슘 감수성 염료의 형광 강도를 측정합니다.

발광

발광은 화학적 또는 생화학적 반응의 결과이다.발광은 들뜸용 광원이나 이산 들뜸 파장을 선택하기 위한 광원을 필요로 하지 않기 때문에 형광 검출보다 광학적으로 간단하다.전형적인 발광 광학계는 광밀 판독실과 PMT 검출기로 구성된다.일부 플레이트 리더는 아날로그 PMT 검출기를 사용하는 반면 다른 판독기는 광자 계수 PMT 검출기를 사용한다.광자 계수는 발광 검출의 가장 민감한 수단으로 널리 받아들여지고 있다.일부 플레이트 리더는 특정 발광 파장을 선택하기 위한 필터 휠 또는 조정 가능한 파장 흑백 광학 시스템을 제공합니다.복수의 파장, 또는 파장 범위를 선택할 수 있기 때문에, 복수의 발광 리포터 효소를 포함한 어세이 검출, 새로운 발광 어세이 개발, 신호 대 노이즈비를 [citation needed]최적화하는 수단이 가능하게 됩니다.

일반적인 응용 분야로는 루시페라아제 기반 유전자 발현 분석뿐만 아니라 [10]세포 생존력, 세포독성, ATP의 발광 검출에 기초한 생체리듬 분석 등이 있다.

시간 분해 형광(TRF)

시간 분해 형광(TRF) 측정은 형광 강도(FI) 측정과 매우 유사합니다.유일한 차이점은 들뜸/측정 프로세스의 타이밍입니다.FI를 측정할 때 들뜸과 방출 과정이 동시에 이루어집니다. 즉, 들뜸이 발생하는 동안 시료에서 방출되는 빛이 측정됩니다.발광 시스템은 들뜸광이 검출기에 도달하기 전에 이를 제거하는 데 매우 효율적이지만, 들뜸광에 대한 들뜸광의 양은 FI 측정치가 항상 상당히 높은 백그라운드 신호를 나타낸다.TRF는 이 문제에 대한 해결책을 제공합니다.그것은 대부분의 표준 형광 염료(예: 형광체)가 들뜬 지 몇 나노초 이내에 방출될 때 들뜬 후 오랜 시간 동안 (밀리초 단위로 측정) 방출되는 특이한 특성을 가진 란타니드라고 불리는 매우 특정한 형광 분자의 사용에 의존합니다.그 결과, 펄스 광원(예를 들면 제논 플래시 램프나 펄스 레이저)을 이용해 란타니드를 들뜨게 해 들뜸 펄스 후의 측정을 실시할 수 있다.따라서 표준 FI 검사보다 측정 배경이 낮아집니다.단점은 계측기와 시약이 일반적으로 더 비싸고 응용 프로그램이 이러한 매우 특정한 란타니드 염료의 사용과 호환되어야 한다는 것입니다.TRF의 주요 용도는 약물 선별 애플리케이션에서 TR-FRET(시간 분해형 형광 에너지 전달)이라는 형태로 발견된다.TR-FRET 검사는 매우 강력하며(몇 가지 유형의 검사 간섭에 대한 제한된 민감도) 쉽게 소형화할 수 있습니다.견고성, 자동화 및 소형화 기능은 스크리닝 [citation needed]랩에서 매우 매력적인 기능입니다.

형광 편광

형광 편광 측정도 FI 검출에 매우 가깝습니다.차이점은 광학 시스템에는 광로상의 편광 필터가 포함되어 있다는 것입니다.마이크로 플레이트의 샘플은 편광(FI 및 TRF 모드의 비편광 대신)을 사용하여 들뜨게 됩니다.우물에서 발견되는 형광 분자의 이동성에 따라 방출되는 빛은 편광되거나 편광되지 않습니다.예를 들어, 크기 때문에 상대적으로 느리게 회전하는 용액 속의 큰 분자(예: 단백질)는 편광과 함께 흥분하면 편광을 방출한다.반면, 작은 분자의 빠른 회전은 신호의 분극 해소를 초래할 것입니다.플레이트 리더의 방출 시스템은 편광 필터를 사용하여 방출된 빛의 극성을 분석합니다.편광 수준이 낮으면 시료 내에서 작은 형광 분자가 자유롭게 움직인다는 것을 나타냅니다.높은 수준의 분극은 형광체가 더 큰 분자 복합체에 부착되어 있음을 나타냅니다.그 결과, FP검출의 기본적인 용도 중 하나는 분자결합측정이다.이는 작은 형광분자가 더 큰 비형광분자에 결합(또는 결합하지 않음)하는 것을 검출할 수 있기 때문이다.결합은 형광분자의 회전속도를 느리게 하고 신호의 [citation needed]편광도를 증가시킨다.

광산란 및 네팔로메트리

광산란 및 네펠로메트리는 용액의 혼탁도를 결정하는 방법이다(즉, 용액 중의 불용성 입자).시료를 광빔이 통과하고 부유입자에 의해 빛이 산란된다.측정된 전방 산란광은 용액에 존재하는 불용성 입자의 양을 나타냅니다.일반적인 네펠로메트리/광산란 어플리케이션에는 자동화된 HTS 약물용해성 스크리닝, 장기 미생물 성장속도학, 응집, 응집 및 면역침투를 [citation needed]포함한 중합 및 침전 모니터링이 포함된다.

기구 및 검사

많은 검출 모드(흡수율, 형광 강도, 발광, 시간 분해형 형광 및 형광 편파)는 전용 플레이트 리더에서 독립적으로 사용할 수 있지만, 오늘날에는 하나의 기기(멀티 모드 플레이트 리더)에 결합되어 있는 경우가 매우 많습니다.마이크로 플레이트의 샘플에서 산란된 동적 또는 정적 빛을 측정하는 기구도 있습니다.멀티 모드 플레이트 리더의 응용 범위는 매우 넓습니다.가장 일반적인 분석 방법은 다음과 같습니다.

  • ELISA
  • 단백질 및 세포 성장 분석
  • 단백질: 단백질 상호작용
  • 리포터 어세스
  • 핵산 정량
  • 분자 상호작용
  • 효소 활성
  • 세포독성, 증식 및 생존성
  • ATP 정량화
  • 면역 측정[11]
  • 약물 발견 시 화합물 및 타겟의 높은 처리량 스크리닝
  • 비즈 기반 에피토프[12] 분석

"플레이트 리더"는 일반적으로 위에서 설명한 장치를 의미하지만, 다양한 종류를 사용할 수 있습니다.마이크로플레이트 포맷으로 동작하는 다른 디바이스의 예를 다음에 나타냅니다.

  • ELISPOT 플레이트 리더. ELISPOT 측정 과정에서 형성된 컬러 스팟을 세는 데 사용됩니다.
  • 마이크로 플레이트의 모든 웰을 한 번에 측정할 수 있는 높은 스루풋 이미지
  • 세포군을 조사하기 위해 고해상도로 이미지를 잘 생성하는 HCS(High-Content Screening) 시스템
  • 특수 마이크로 플레이트를 사용하여 화학 마커를 사용하지 않고 결합 이벤트를 측정하는 라벨이 없는 기기

레퍼런스

  1. ^ Neves, Bruno Junior; Agnes, Jonathan Paulo; Gomes, Marcelo do Nascimento; Henriques Donza, Marcio Roberto; Gonçalves, Rosângela Mayer; Delgobo, Marina; Ribeiro de Souza Neto, Lauro; Senger, Mario Roberto; Silva-Junior, Floriano Paes; Ferreira, Sabrina Baptista; Zanotto-Filho, Alfeu (2020-03-01). "Efficient identification of novel anti-glioma lead compounds by machine learning models". European Journal of Medicinal Chemistry. 189: 111981. doi:10.1016/j.ejmech.2019.111981. ISSN 0223-5234.
  2. ^ Ashour, Mohamed-Bassem A.; Gee, Shirley J.; Hammock, Bruce D. (November 1987). "Use of a 96-well microplate reader for measuring routine enzyme activities". Analytical Biochemistry. 166 (2): 353–360. doi:10.1016/0003-2697(87)90585-9. PMID 3434778.
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  10. ^ Lin, Kedan; Sadée, Wolfgang; Mark Quillan, J. (1999-02-01). "Rapid Measurements of Intracellular Calcium Using a Fluorescence Plate Reader". BioTechniques. 26 (2): 318–326. doi:10.2144/99262rr02. ISSN 0736-6205.
  11. ^ Ashour, Mohamed-Bassem A.; Gee, Shirley J.; Hammock, Bruce D. (1987-11-01). "Use of a 96-well microplate reader for measuring routine enzyme activities". Analytical Biochemistry. 166 (2): 353–360. doi:10.1016/0003-2697(87)90585-9. ISSN 0003-2697.
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