发布时间: 2025-10-15 · 新闻信息
酶标仪(Microplate Reader)是现代生命科学实验室最常见的核心分析设备之一。
早期的酶标仪主要用于 ELISA 实验,只能测定单一波长的吸光度(OD);随着光学技术与电子控制的进步,仪器功能不断扩展,最终发展出了全波长多功能酶标仪。
“全波长”意味着它可以在200–1000 nm 范围内任意设定检测波长;
“多功能”意味着它不仅能测吸光度(Absorbance),还具备荧光检测、发光检测、时间分辨荧光、荧光偏振、FRET、BRET 等多种光学检测模式。
如今的全波长多功能酶标仪,已成为科研、医学、药物筛选、环境监测、生物工程等领域的标准化光学分析平台。
无论吸光、荧光还是发光检测,本质都是“光信号转换为电信号”。
核心步骤包括:
光源发出特定波长的光;
样品吸收、发射或反射光;
检测器接收光信号并转换成电信号;
仪器软件将信号转为数值(OD、RFU、RLU)显示。
| 模式 | 物理原理 | 测量信号 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 吸光度(Absorbance) | 测定光通过样品后的衰减强度 | OD 值 | ELISA、BCA、MTT、OD600菌浓、酶活 |
| 荧光(Fluorescence Intensity) | 激发光照射样品,样品发射特定波长荧光 | RFU 值 | DNA定量、荧光染料检测、Ca²⁺信号、酶活反应 |
| 发光(Luminescence) | 样品化学反应自身产生光,不需要激发光 | RLU 值 | 荧光素酶报告、ATP检测、免疫化学发光 |
多功能酶标仪就是将这几种检测系统整合在一台设备中,通过不同光路、滤光系统和检测模块来实现。
传统酶标仪往往只能测定固定的几个波长,比如 405、450、492、630 nm。
而全波长酶标仪内部配备了 光栅单色器(Monochromator),能够在 200–1000 nm 范围内任意设定波长(通常以 1 nm 步进),实现真正意义上的光谱扫描。
光源(氙灯 / 卤素灯)发出白光;
白光通过狭缝进入光栅;
光栅将白光分解成连续光谱;
电机控制光栅角度,选择特定波长;
输出单色光照射样品;
检测器读取透射光强。
由此实现“任意波长扫描”,既能定点检测,也能连续扫描绘制样品吸收谱图。
光源:常见为氙灯、卤素灯或 LED 组合,负责产生高强度稳定光。
光栅 / 滤光系统:决定激发光和检测光的波长选择。
样品仓 / 微孔板架:通常支持 96孔、384孔甚至 1536孔板。
检测器:光电倍增管(PMT)或光电二极管,用于接收光信号。
信号放大与转换电路:将光信号转化为电压、电流信号。
软件与数据系统:实现参数设定、自动扫描、曲线拟合、定量计算。
现代多功能酶标仪一般内置三大检测系统:
吸光度模块
光源 → 单色器 → 样品 → 检测器(直线光路)。
荧光模块
激发光通过激发滤光片 → 样品 → 发射光经发射滤光片(通常 90°角检测) → PMT。
发光模块
直接采集样品自身发光,无需激发光源。
信号采集 → A/D 转换 → 软件分析 → 生成 OD / RFU / RLU 数值 → 导出结果 / 绘制曲线。
这是最基础的功能,也是ELISA应用的核心。
其测量结果以 光密度 OD 表示,计算公式:
A=−log10(I/I0)A = -\log_{10}(I / I_0)A=−log10(I/I0)
其中 I0I_0I0 为入射光强,III 为透过光强。
可用于:
ELISA 酶联免疫分析
蛋白定量(BCA、Bradford、Lowry)
酶活测定(LDH、ALP、GOD 等)
细胞增殖、MTT、CCK-8检测
微生物生长曲线(OD600)
利用样品被激发后发射特定波长的荧光,信号灵敏度通常比吸光高 1000 倍。
常见应用包括:
DNA / RNA 浓度检测(PicoGreen, SYBR Green)
GFP / RFP 荧光蛋白表达
钙离子、pH 探针、活性氧检测
荧光酶底物反应
荧光检测的两个关键参数是:
激发波长(Excitation)
发射波长(Emission)
全波长酶标仪可任意调节 EX / EM 波长,实现多色荧光检测。
样品通过化学反应自发光(如荧光素酶反应),信号以 RLU(Relative Light Unit) 表示。
优势:灵敏度极高、背景低。
应用领域包括:
荧光素酶报告基因
ATP 测定
免疫化学发光分析(CLIA)
信号通路研究(NF-κB、p53活性)
利用荧光寿命差异实现信号分离,常用于:
DELFIA 法(镧系元素探针)
高灵敏免疫检测
时间分辨 FRET 实验
检测分子结合与解离,用于药物筛选、结合动力学研究。
能量共振转移实验,研究蛋白互作、信号通路动态。
自由选择波长
不受滤光片限制,适合各种酶学反应与染料组合。
光谱扫描功能
可扫描 200–1000 nm 范围,绘制吸收 / 荧光谱图,方便分析染料峰值。
多模式融合
同一设备完成吸光 + 荧光 + 发光多种检测,节省空间与成本。
高灵敏度 / 低背景
采用高性能 PMT 检测器,信噪比高,数据重复性好。
数据处理自动化
自动绘制标准曲线、计算浓度、导出 Excel / PDF 报告。
兼容多种微孔板格式
支持 6、12、24、48、96、384 甚至 1536 孔板。
实验整合性强
一台仪器可支撑从分子检测到细胞功能分析的多维实验。
ELISA 定量检测(病毒抗体、激素、细胞因子)
化学发光免疫分析(CLIA)
荧光免疫分析(FIA)
细胞活力检测(MTT、CCK-8)
酶抑制率测定
药物毒性评估
FRET / FP 药物筛选体系
核酸定量(PicoGreen / RiboGreen)
GFP / mCherry 蛋白表达检测
Reporter Gene(荧光素酶报告)
钙离子探针、ROS检测
凋亡荧光标记
pH / 膜电位检测
活细胞发光动力学分析
重金属离子检测
食品中酶活、残留分析
微生物污染监测
光谱教学实验
数据拟合与光学特性演示
实验室课程培训
| 参数 | 含义 | 优秀指标参考 |
|---|---|---|
| 光谱范围 | 可检测波长范围 | 200–1000 nm |
| 光谱步进 | 波长调节精度 | 1 nm |
| 检测速度 | 扫描整板时间 | <10 秒(96孔) |
| 动态范围 | 信号强弱可测区间 | ≥6 个数量级 |
| 灵敏度 | 最小可检测信号 | <1 pmol fluorescein |
| 重复性 | 数据波动 | CV <1% |
| 准确性 | 标准偏差 | ±1%以内 |
| 光源寿命 | 氙灯 / LED寿命 | >10⁷ 次闪光 |
| 孔板类型兼容 | 6–1536孔板 | 全兼容 |
预热 15–30 分钟,使光源与检测器稳定;
检查光路是否清洁;
确保孔板无气泡、无液体溢出;
校验软件波长、模式、孔板类型设定正确。
吸光实验:同孔加样体积一致,避免气泡;选择对数线性区测定。
荧光实验:激发与发射波长间隔 ≥20 nm;避免荧光串扰。
发光实验:反应体系暗适应;测量时间统一。
校准:定期使用标准板或验证液检查性能。
定期擦拭光路窗口;
避免强光直射仪器内部;
定期更换滤光片或检查光源老化;
软件数据备份;
长期不用时覆盖防尘罩并断电保存。
| 问题 | 原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 吸光值漂移 | 灯不稳定 / 孔板不洁 | 重新预热 / 清洁孔板 |
| 荧光值过低 | 激发波长不匹配 | 检查染料光谱范围 |
| 背景高 | 光路污染 / 自发光样品 | 清洁光路 / 更换缓冲液 |
| 信号饱和 | 样品浓度过高 | 稀释样品重测 |
检测模式需求:是否需要荧光 / 发光功能;
波长范围与分辨率;
灵敏度 / 重复性指标;
孔板兼容性与扫描速度;
软件功能:标准曲线、比色计算、导出格式;
服务与售后支持。
| 类型 | 品牌举例 | 特点 |
|---|---|---|
| 国际高端 | Thermo Fisher、BioTek、Tecan、Molecular Devices | 灵敏度高、模块丰富 |
| 国内品牌 | 长沙实了个验仪器制造有限公司、上海龙跃、杭州博日 | 成本适中、界面友好、服务快捷 |
| 教学 / 基础型 | 安捷伦教育系列 / 国产基础仪 | 操作简洁、适合基础实验室 |
作为国产仪器的代表,长沙实了个验的多功能酶标仪系列融合了:
200–1000 nm 连续波长扫描能力;
吸光 + 荧光 + 发光多模式检测系统;
7 英寸触控屏与智能操作界面;
自动波长校准与数据保存功能;
质保三年、上门培训服务。
其仪器定位于国内高校、科研院所、医学实验室,主打“国产稳定 + 智能操作 + 一机多能”,已经在基础科研和教学平台广泛应用。
微型化与集成化
芯片化光路与一体式模块,使仪器更小巧。
智能化与云端分析
数据自动同步云端,AI 分析曲线、异常值判断。
高通量自动化
与自动加样、机械臂、液体处理系统整合,形成自动化检测平台。
灵敏度与动态范围提升
新型 PMT 与 CMOS 检测器进一步提升分辨率。
国产替代与生态建设
国产厂商在光学控制、电路设计、算法与软件层面持续突破,将逐步形成完整国产生态。
全波长多功能酶标仪已经不仅是一台仪器,更是科研分析的“光学中枢”。
它把光谱学、电子学、软件算法与实验数据管理整合在一起,成为实验室的“综合读数平台”。
无论是高校科研、医学检验、药物筛选还是产业检测,掌握这台仪器的原理与操作,就相当于拥有了实验数据的核心通道。
未来五年,随着国产厂商(如长沙实了个验)技术成熟、智能算法普及、云端分析融合,全波长多功能酶标仪将从“检测工具”真正变为“实验智能终端”——一台会思考的科学仪器。

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