نانودراپ
در آزمایشگاه های زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، بیوتکنولوژی و تحقیقات سلولی، مقدار نمونه در بسیاری از مواقع محدود است و امکان مصرف چند صد میکرولیتر از نمونه برای هر اندازه گیری وجود ندارد. در چنین شرایطی، نانودراپ یا Microvolume Spectrophotometer یکی از کاربردی ترین تجهیزات برای تعیین غلظت و بررسی خلوص نمونه های زیستی است.
برخلاف اسپکتروفتومترهای معمولی که اغلب به کووت و حجم مشخصی از نمونه نیاز دارند، نانودراپ برای کار با حجم های بسیار کم طراحی شده است. نمونه روی سطح اندازه گیری قرار می گیرد و با تشکیل یک لایه بسیار نازک از مایع بین سطوح نوری، امکان اندازه گیری جذب بدون استفاده از کووت فراهم می شود.
KLAB در خانواده NanoQ از فناوری فشرده سازی نمونه و سیستم اپتیکی چندمسیره استفاده کرده است تا بتواند با حجم نمونه بسیار کم، اندازه گیری های سریع و قابل تکراری انجام دهد. در این سیستم، طول مسیر اپتیکی متناسب با غلظت نمونه تغییر می کند.
این طراحی باعث می شود نانودراپ KLAB برای آزمایش هایی که نمونه ارزشمند، محدود یا دشوار برای تهیه است، گزینه مناسبی باشد.
عملکرد نانودراپ چگونه است؟
اساس عملکرد نانودراپ بر اندازه گیری جذب نوری نمونه در طول موج های مشخص است. بسیاری از ترکیبات زیستی در محدوده فرابنفش جذب مشخصی دارند و می توان از این ویژگی برای تعیین غلظت یا بررسی خلوص آن ها استفاده کرد.
برای مثال:
- اسیدهای نوکلئیک عمدتاً در 260 نانومتر جذب دارند.
- پروتئین ها معمولاً در 280 نانومتر جذب قابل توجهی نشان می دهند.
- نسبت جذب در طول موج های مختلف می تواند برای ارزیابی خلوص نمونه مورد استفاده قرار گیرد.
در نانودراپ، مقدار بسیار کمی از نمونه روی سطح اندازه گیری قرار می گیرد. دستگاه یک ستون بسیار نازک از مایع ایجاد می کند و نور از این مسیر عبور داده می شود. سپس شدت نور عبوری یا جذب شده توسط آشکارساز اندازه گیری می شود.
NanoQ از یک سیستم 4-Point Optical Path استفاده می کند که چهار طول مسیر 1، 0.2، 0.1 و 0.03 میلی متر را در اختیار دستگاه قرار می دهد. انتخاب طول مسیر مناسب کمک می کند نمونه هایی با غلظت های مختلف در محدوده گسترده تری اندازه گیری شوند.
چرا اندازه گیری میکروحجمی اهمیت دارد؟
یکی از مهم ترین مزیت های نانودراپ کاهش مصرف نمونه است.
در بسیاری از آزمایش های مولکولی، نمونه DNA یا RNA حاصل از استخراج ممکن است مقدار محدودی داشته باشد. اگر برای هر اندازه گیری به حجم زیادی از نمونه نیاز باشد، بخشی از ماده ارزشمند آزمایش صرف کنترل کیفیت می شود.
در NanoQ، حداقل حجم اعلام شده برای اندازه گیری میکروحجمی 1 µL است. این موضوع باعث می شود بتوان غلظت و برخی شاخص های کیفی نمونه را با مصرف بسیار کم بررسی کرد.
کاهش حجم نمونه چند مزیت مهم دارد:
- کاهش مصرف DNA، RNA یا پروتئین
- کاهش هزینه آماده سازی نمونه
- مناسب بودن برای نمونه های محدود
- کاهش نیاز به رقیق سازی
- افزایش سرعت کار روزانه
- امکان انجام کنترل های متعدد روی یک نمونه
این ویژگی به خصوص در آزمایشگاه های تحقیقاتی و پروژه هایی که نمونه اولیه به سختی به دست می آید اهمیت زیادی دارد.
اندازه گیری DNA و RNA با نانودراپ
یکی از رایج ترین کاربردهای نانودراپ اندازه گیری اسیدهای نوکلئیک است.
پس از استخراج DNA یا RNA، معمولاً دو سؤال مهم مطرح می شود:
- غلظت نمونه چقدر است؟
- نمونه تا چه اندازه خالص است؟
اندازه گیری جذب در 260 نانومتر امکان تخمین غلظت اسیدهای نوکلئیک را فراهم می کند. علاوه بر آن، نسبت جذب در طول موج های مختلف می تواند اطلاعاتی درباره خلوص نمونه ارائه دهد.
برای مثال، نسبت A260/A280 یکی از شاخص های متداول در ارزیابی خلوص DNA و RNA است. KLAB نیز در یک کاربرد پژوهشی، استفاده از NanoQ برای بررسی خلوص DNA ژنومی و اندازه گیری نسبت A260/A280 را گزارش کرده است.
البته باید توجه داشت که نسبت های جذب به تنهایی جایگزین بررسی کامل کیفیت نمونه نیستند و تفسیر نتیجه باید با توجه به روش استخراج، نوع نمونه و کاربرد نهایی انجام شود.
اندازه گیری پروتئین
کاربرد مهم دیگر نانودراپ اندازه گیری پروتئین است.
NanoQ قابلیت هایی برای اندازه گیری مستقیم پروتئین در UV و همچنین برخی روش های Protein Assay ارائه می کند. KLAB برای NanoQ حالت هایی مانند BSA، SA، IgG، Human IgE، Lysozyme و همچنین روش هایی مانند Bradford، Biuret، BCA و Lowry را معرفی کرده است.
این قابلیت باعث می شود دستگاه تنها برای DNA و RNA کاربرد نداشته باشد و در آزمایشگاه های پروتئومیکس و زیست فناوری نیز قابل استفاده باشد.
در یک ارزیابی منتشرشده توسط KLAB، عملکرد NanoQ Plus در اندازه گیری BSA در محدوده تقریبی 0.8 تا 200 mg/Ml بررسی شده و سازنده مقدار R² برابر با 0.9999 را برای رابطه بین غلظت مورد انتظار و اندازه گیری شده گزارش کرده است.
این نتایج مربوط به مطالعه عملکردی و مدل NanoQ Plus هستند و نباید بدون توجه به مدل و روش اندازه گیری به همه شرایط آزمایشگاهی تعمیم داده شوند.
فناوری Auto Pathlength در نانودراپ
یکی از مهم ترین بخش های فنی NanoQ، سیستم Auto Pathlength است.
در اسپکتروفتومتری، طول مسیر نوری تأثیر مستقیمی بر میزان جذب اندازه گیری شده دارد. اگر نمونه بسیار غلیظ باشد، استفاده از مسیر نوری طولانی ممکن است باعث شود جذب از محدوده مناسب اندازه گیری خارج شود.
برای حل این مشکل، NanoQ می تواند طول مسیر نوری را تغییر دهد.
چهار طول مسیر موجود عبارت اند از:
| طول مسیر | کاربرد کلی |
|---|---|
| 1.0 mm | نمونه های با غلظت پایین تر |
| 0.2 mm | نمونه های با غلظت بالاتر |
| 0.1 mm | نمونه های غلیظ تر |
| 0.03 mm | نمونه های با غلظت بسیار بالا |
دستگاه بر اساس شرایط نمونه می تواند مسیر مناسب را انتخاب کند و همین موضوع دامنه اندازه گیری را افزایش می دهد. KLAB برای NanoQ محدوده تشخیص dsDNA را 2 تا 27,500 ng/µL اعلام کرده است.
البته محدوده واقعی قابل اندازه گیری به نوع نمونه، روش اندازه گیری، طول مسیر و شرایط آزمایش وابسته است.
سیستم اپتیکی نانودراپ KLAB
سیستم اپتیکی یکی از مهم ترین بخش های هر اسپکتروفتومتر میکروحجمی است.
NanoQ از یک Xenon Flash Lamp به عنوان منبع نور و یک 2048-element CMOS linear image sensor به عنوان آشکارساز استفاده می کند. این ساختار امکان دریافت سریع طیف جذب در محدوده UV-Vis را فراهم می کند.
محدوده طول موج دستگاه:
190 تا 850 نانومتر
است.
بنابراین دستگاه علاوه بر ناحیه مرئی، بخش مهمی از ناحیه فرابنفش مورد استفاده برای اندازه گیری DNA، RNA و پروتئین را نیز پوشش می دهد.
استفاده از منبع Xenon Flash نیز باعث می شود دستگاه برای اندازه گیری سریع طراحی شود و KLAB برای آن نیاز به warm-up طولانی را مطرح نمی کند.
قابلیت Full Spectrum در نانودراپ
یکی از ویژگی های مهم NanoQ امکان ثبت طیف کامل جذب است.
در برخی کاربردها، تنها دانستن مقدار جذب در 260 یا 280 نانومتر کافی نیست. بررسی کل طیف می تواند اطلاعات بیشتری درباره رفتار نوری نمونه در اختیار کاربر قرار دهد.
NanoQ با استفاده از سنسور آرایه ای خود می تواند طیف جذب را در محدوده 190 تا 850 نانومتر دریافت کند. KLAB همچنین قابلیت هایی مانند تشخیص Peak و Valley را برای تحلیل طیف معرفی کرده است.
این قابلیت در شرایطی مانند موارد زیر مفید است:
- بررسی کیفیت نمونه DNA و RNA
- بررسی طیف جذب پروتئین
- مشاهده پیک های غیرمنتظره
- بررسی آلودگی نمونه
- توسعه روش های آزمایشگاهی
- مقایسه طیف نمونه های مختلف
حالت های اندازه گیری
بسته به مدل NanoQ، حالت های مختلفی برای اندازه گیری در اختیار کاربر قرار می گیرد.
Photometric
برای اندازه گیری جذب یا عبور نور در طول موج مشخص استفاده می شود و یکی از حالت های پایه در آنالیزهای اسپکتروفتومتری است.
Spectrum
برای دریافت و بررسی طیف نمونه در یک محدوده مشخص کاربرد دارد.
Kinetics
در NanoQ Plus، تغییرات جذب یا عبور در طول زمان قابل بررسی است و می تواند برای مطالعات سینتیکی مورد استفاده قرار گیرد.
Quantitation
برای انجام محاسبات کمی و تعیین غلظت بر اساس روش های کالیبراسیون استفاده می شود.
در نتیجه، بسته به مدل انتخاب شده، NanoQ می تواند از یک دستگاه صرفاً برای اندازه گیری غلظت DNA به یک سیستم تحلیلی کامل تر تبدیل شود.
مشخصات فنی نانودراپ KLAB NanoQ
مشخصات اعلام شده برای سری NanoQ به شرح زیر است:
| مشخصه | NanoQ |
|---|---|
| نوع دستگاه | Microvolume Spectrophotometer |
| محدوده طول موج | 190 تا 850 nm |
| منبع نور | Xenon Flash Lamp |
| آشکارساز | 2048-element CMOS Linear Image Sensor |
| پهنای باند طیفی | 1.5 nm |
| دقت طول موج | ±1 nm |
| حداقل حجم نمونه | 1 µL |
| طول مسیر | 0.03 تا 1.0 mm |
| محدوده فوتومتریک | 0.02 تا 550 A، معادل مسیر 10 mm |
| محدوده dsDNA | 2 تا 27,500 ng/µL |
| محدوده BSA | 0.06 تا 825 mg/mL |
| محدوده IgG | 0.03 تا 400 mg/mL |
| زمان اندازه گیری | کمتر از 8 ثانیه |
| نمایشگر | لمسی 7 اینچ |
| سیستم عامل | Android |
| حافظه داخلی | 32 GB |
| ابعاد | 216 × 290 × 165 mm |
| وزن | 3 kg |
| ارتباطات | USB-A، Ethernet و RS232 |
این مشخصات مربوط به اطلاعات فعلی KLAB برای سری NanoQ است و در زمان خرید باید مدل دقیق، پیکربندی و امکانات موردنیاز بررسی شود.
تفاوت NanoQ و NanoQ Plus
KLAB سری NanoQ را در چند پیکربندی ارائه می کند و تفاوت مدل ها در قابلیت های اندازه گیری اهمیت زیادی دارد.
NanoQ برای اندازه گیری میکروحجمی و کاربردهای اصلی مانند تعیین غلظت اسیدهای نوکلئیک و پروتئین طراحی شده است.
در مقابل، NanoQ Plus امکانات گسترده تری دارد و علاوه بر اندازه گیری میکروحجمی، از اندازه گیری با کووت نیز پشتیبانی می کند. این مدل حالت های Spectrum، Kinetics و Photometric را نیز در اختیار کاربر قرار می دهد.
بنابراین هنگام خرید نانودراپ باید مشخص شود که هدف آزمایشگاه فقط اندازه گیری DNA/RNA و پروتئین است یا قابلیت هایی مانند اندازه گیری کووتی، اسکن طیفی و مطالعات سینتیکی نیز مورد نیاز خواهد بود.
کاربردهای نانودراپ در آزمایشگاه
نانودراپ به دلیل حجم بسیار کم نمونه و سرعت بالای اندازه گیری، در حوزه های مختلفی کاربرد دارد.
آزمایشگاه ژنتیک
تعیین غلظت و خلوص DNA و RNA پس از استخراج یکی از رایج ترین کاربردهاست.
زیست شناسی مولکولی
پیش از PCR، qPCR ، توالی یابی یا سایر مراحل مولکولی، بررسی کیفیت و مقدار اسیدهای نوکلئیک اهمیت زیادی دارد.
بیوتکنولوژی
برای کنترل نمونه های DNA، RNA و پروتئین در مراحل مختلف تحقیق و توسعه قابل استفاده است.
تحقیقات پروتئینی
در مطالعات مربوط به پروتئین ها، تعیین غلظت نمونه یکی از مراحل مهم آماده سازی آزمایش است.
میکروبیولوژی
در صورت استفاده از مدل و پیکربندی مناسب، امکان اندازه گیری هایی مانند OD600 نیز وجود دارد. KLAB برای NanoQ Plus کاربرد اندازه گیری OD600 و ارزیابی کدورت استانداردهای McFarland را نیز گزارش کرده است.
تحقیقات دانشگاهی
حجم کم نمونه و سرعت بالای اندازه گیری باعث می شود دستگاه برای آزمایشگاه های تحقیقاتی که تعداد زیادی نمونه را بررسی می کنند، کاربردی باشد.
مزایای استفاده از نانودراپ
مهم ترین مزیت نانودراپ این است که می توان با مقدار بسیار کمی از نمونه، اطلاعات مهمی درباره غلظت و کیفیت آن به دست آورد.
در مقایسه با روش هایی که به حجم نمونه بیشتری نیاز دارند، این فناوری باعث کاهش مصرف نمونه و افزایش سرعت گردش کار آزمایشگاه می شود.
از مهم ترین مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مصرف بسیار کم نمونه
- عدم نیاز به کووت در اندازه گیری میکروحجمی
- کاهش نیاز به رقیق سازی
- سرعت بالای اندازه گیری
- امکان بررسی طیف کامل
- مناسب برای DNA، RNA و پروتئین
- کاهش هزینه مصرفی نمونه
- کاربری ساده و مستقیم
در NanoQ، KLAB همچنین امکان کار مستقل دستگاه، ذخیره و تحلیل داده ها روی خود دستگاه و رابط لمسی را در نظر گرفته است.
نکات مهم هنگام استفاده از نانودراپ
با وجود ساده بودن فرآیند اندازه گیری، کیفیت نتیجه به نحوه آماده سازی و قرار دادن نمونه وابسته است.
سطوح اندازه گیری باید کاملاً تمیز باشند و باقی ماندن نمونه قبلی می تواند باعث ایجاد خطا شود. همچنین حجم بسیار کم نمونه به این معناست که هرگونه آلودگی، حباب یا عدم یکنواختی نمونه می تواند اثر قابل توجهی بر نتیجه داشته باشد.
برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد بهتر است:
- نمونه قبل از اندازه گیری کاملاً همگن شود.
- از ایجاد حباب روی سطح اندازه گیری جلوگیری شود.
- سطوح نوری پس از هر اندازه گیری طبق دستورالعمل دستگاه تمیز شوند.
- بلانک مناسب برای روش انتخاب شود.
- غلظت نمونه در محدوده قابل اندازه گیری دستگاه قرار داشته باشد.
- نسبت های خلوص با توجه به نوع نمونه تفسیر شوند.
- برای نمونه های بسیار غلیظ، در صورت نیاز از روش رقیق سازی مناسب استفاده شود.
در واقع، حساسیت بالای اندازه گیری میکروحجمی یک مزیت است، اما همین موضوع اهمیت آماده سازی صحیح نمونه را نیز بیشتر می کند.
نانودراپ یا اسپکتروفتومتر معمولی؟
انتخاب بین این دو دستگاه به نوع آزمایش بستگی دارد.
اگر آزمایشگاه عمدتاً با DNA ، RNA و پروتئین کار می کند و حجم نمونه محدود است، نانودراپ معمولاً انتخاب کاربردی تری است.
اما اگر آزمایشگاه به اندازه گیری های متنوع UV-Vis، کووت های مختلف، حجم های بالاتر نمونه، مسیرهای نوری متفاوت یا روش های عمومی تر نیاز داشته باشد، اسپکتروفتومتر معمولی می تواند انعطاف بیشتری داشته باشد.
| ویژگی | نانودراپ | اسپکتروفتومتر معمولی |
|---|---|---|
| حجم نمونه | بسیار کم | بیشتر |
| نیاز به کووت | معمولاً ندارد | معمولاً دارد |
| DNA/RNA | بسیار مناسب | مناسب |
| پروتئین | بسیار مناسب | مناسب |
| سرعت کار | بسیار بالا | بسته به مدل |
| نمونه های محدود | عالی | محدودتر |
| کاربرد عمومی UV-Vis | محدودتر | گسترده تر |
| OD600 | بسته به مدل | با کووت قابل انجام |
| کار با حجم های بالا | مناسب نیست | مناسب تر |
بنابراین نانودراپ الزاماً جایگزین تمام انواع اسپکتروفتومتر نیست؛ بلکه برای اندازه گیری های میکروحجمی و نمونه های زیستی یک راهکار تخصصی تر محسوب می شود.
نانودراپ KLAB در لاله تجهیز آزما
لاله تجهیز آزما نانودراپ KLAB را برای آزمایشگاه هایی ارائه می کند که به اندازه گیری سریع و دقیق نمونه های DNA، RNA و پروتئین با حجم بسیار کم نیاز دارند.
NanoQ با حداقل حجم نمونه 1 میکرولیتر، محدوده طول موج 190 تا 850 نانومتر و سیستم Auto Pathlength، برای بسیاری از کاربردهای زیست شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی گزینه ای کاربردی است.
در زمان انتخاب مدل، عواملی مانند نوع نمونه، محدوده غلظت، نیاز به اندازه گیری کووتی، قابلیت Spectrum و Kinetics، حجم نمونه، نحوه مدیریت داده ها و تعداد نمونه های روزانه باید در نظر گرفته شوند.
برای بررسی مشخصات مدل مناسب و دریافت مشاوره تخصصی درباره نانودراپ KLAB، می توانید با کارشناسان لاله تجهیز آزما در تماس باشید.
