ECL化学发光液是蛋白免疫印迹(Western Blot)、核酸杂交等分子生物学实验中至关重要的检测利器。目前市场上ECL发光液品牌品类繁多,其中,进口品牌中以赛默飞Thermo Fisher品牌的ECL试剂最为经典且行业认可度极高;而国产品牌中,属中外合资公司百代生物旗下BIOG品牌的ECL试剂最具代表性,百代生物在国内属ECL试剂生产规模最大、研发实力较强的头部厂家,也是最早一批开发ECL相关产品的生物试剂公司之一。
对于研究者来说,吃透ECL化学发光的检测原理,是保障Western Blot获得优质显影结果的关键;与此同时,在种类众多的进口、国产试剂里筛选出适配实验需求、高性价比的ECL产品,也是广大科研人员普遍面临的实际需求。接下来我们就为大家详细阐述相关内容。
一、ECL发光液检测原理
ECL发光液的核心检测原理为酶促化学发光反应,依托辣根过氧化物酶(HRP)催化的特异性氧化还原反应实现信号发光,是蛋白免疫印迹检测的核心技术原理。常规商用ECL发光液分为A液(含鲁米诺及其衍生物等发光底物)和B液(含过氧化氢氧化剂),双液混合后形成反应体系。
经典WB实验检测流程中,经过转膜、封闭、一抗孵育、HRP标记二抗孵育的印迹膜,滴加混合后的ECL发光液后,膜上结合靶蛋白的HRP标记二抗会触发催化反应:过氧化氢在HRP酶的特异性催化下氧化鲁米诺类底物,使底物分子从基态跃迁为激发态,激发态分子极不稳定,在回落至基态的过程中会释放出波长为425nm左右的可见光信号。
普通化学发光反应发光强度弱、持续时间短、信号易衰减,而优质ECL发光液中添加的专用发光增强剂,可大幅提升发光反应效率、放大发光信号、延长发光持续时间,同时抑制非特异性发光背景。最终产生的可见光信号可通过化学发光成像仪捕捉、成像和定量分析,信号强度与膜上靶蛋白的含量呈线性相关,以此实现对目标蛋白的定性、定量检测。整体反应特异性强、灵敏度高,且全程无放射性危害、操作便捷,适配常规实验室高通量、高精度的实验需求。
二、国产与进口ECL发光液产品性能比较
WB实验可以说是我们实验室的“家常便饭”,ECL发光液从进口到国产也用过不少品牌,无论是赛默飞Thermo Fisher的SuperSignal系列,还是国内BIOG等几家知名品牌的高端系列产品,我们都非常熟悉且有着较为丰富的实操经验。长期对比使用后我们发现,不同品牌的ECL试剂性能存在一定差异,主要表现在检测灵敏度与信噪比两方面。下面以近期进行的一次针对低丰度转录因子的检测为例,我们平行对比了三款不同品牌的超敏飞克级ECL试剂盒,检测结果如下:
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1、检测灵敏度对比
结合本次低丰度转录因子检测的三组实验成像结果,能够非常直观地对比出不同品牌ECL发光液的灵敏度差异。所谓检测灵敏度,主要体现在试剂对极低丰度蛋白的信号捕捉能力、短曝光条件下的成像效果,以及是否存在弱信号漏检、假阴性等问题。
结合本次实验成像结果来看,国产BIOG超敏飞克级ECL发光液与进口Thermo Fisher超敏飞克级ECL试剂在检测灵敏度上表现相当、性能优异。两款试剂针对极低丰度转录因子样本可在3-5秒短曝光条件下快速捕捉到清晰的特异性目的条带,信号响应迅速、无弱信号丢失及假阴性问题,展现出极强的微量信号捕捉能力,可见非常适合这类极低丰度蛋白的高精度检测需求。在样本上样量、孵育条件、成像曝光参数完全一致的平行实验条件下,国产BIOG试剂能达到如此高的灵敏度,也充分证明了优质国产ECL试剂已彻底突破传统国产产品灵敏度不足的技术短板,整体性能完全对标进口一线主流产品。
与之形成鲜明对比的是图C国内另一知名厂商的检测结果,在完全相同的实验条件下,短时间曝光无法显现清晰的目的蛋白条带,即便人为将曝光时间延长至数分钟,依旧无法有效放大微量靶蛋白的特异性信号,最终得到的条带整体微弱、辨识度较差,无法满足低丰度蛋白的精准检测需求,与BIOG、Thermo Fisher两款试剂的灵敏度差距十分明显。
2、信噪比对比
信噪比是评判ECL发光液性能的另一核心指标,主要体现在实验成像图的背景洁净度,以及特异性目的条带与背景噪音的区分程度,直接决定了后续蛋白灰度定量分析的精准度。
结合图A与图B的成像结果可以发现,BIOG与Thermo Fisher的ECL试剂均具备优异的背景抑制能力与信噪比表现。两者印迹膜成像背景干净通透,无多余杂点或无效杂信号干扰,目的蛋白条带特异性突出、背景噪音极低,可为蛋白灰度值定量分析提供纯净可靠的图像基础。但从显影出的蛋白条带形态来看,BIOG试剂显影的目的蛋白条带相较于Thermo Fisher的更加扎实清晰、边缘也更锐利规整,特异性信号集中度更高,进一步拉大了信号与噪音的差值,在成像细节与定量精准度上更具优势。
综上所述,研究者在选择ECL化学发光液产品时,应综合比对不同品牌ECL试剂的灵敏度、信噪比等方面的性能。此外,价格也是很多研究者会考量的因素之一,一般像Thermo Fisher这类进口品牌的ECL试剂价格会高很多,经费充足的研究者可以选择;若追求更高性价比,可以直接选择BIOG这类研发与品控实力突出的国产品牌,同灵敏度级别、同规格的ECL试剂价格不足进口品牌的三分之一,实验成本优势非常明显。
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