在凝胶和蛋白质印迹膜中，数字电荷耦合器件 (CCD) 成像仪的主要应用都是对蛋白质和 DNA 进行成像和分析。现代 CCD 相机的灵敏度和宽动态范围使人们对量化和便捷性充满信心，而这些是暗室冲洗胶片所达不到的。

为了进一步完善 CCD 成像，Amersham ImageQuant 800 生物分子成像仪可减少噪声、提高分辨率，从而提供更卓越的图像质量。

图像噪声限制了可从曝光中准确分析的信号强度范围。分辨率差会限制图像上精细细节的展现，例如凝胶上间隔很近的条带。ImageQuant 800 生物分子成像仪克服了这些挑战，它采用新颖的自动曝光设置、最优化信噪比观察 (SNOW) 模式，无需像素合并即可实现高分辨率成像。

CCD 成像仪和实验室成像的另一项挑战是研究人员需要成像的样品类型千差万别，这些样品类型需要的照明模式也迥然相异。实验室通常有多个成像系统专门针对不同的应用，包括带彩色标记的印迹膜发光检测、需要 UV 照明的 DNA 凝胶、培养皿中的菌落以及多孔板中的测定。

ImageQuant 800 系统为各种样品类型提供灵活性，还有高质量的图像生成，这使得它在一系列应用中脱颖而出。该系统非常适合于需要已校准的 Coomassie™ 染色凝胶光密度测量的质量控制实验室，以及要求 ECL 蛋白质印迹实验有尽可能最大动态范围的科研实验室。

探索 ImageQuant 800 CCD 生物分子成像仪的全部功能

自动信噪比优化 提供最佳图像质量

许多实验室 CCD 成像系统都有自动曝光模式。对于蛋白质印迹，这些模式试图在高强度条带饱和与低强度条带曝光不足之间找到一个适当折中的曝光时间。结果就是动态范围受到限制，而且很难在高强度条带存在时对低强度条带进行定量。当目标蛋白与高表达蛋白同时存在时，就会出现这种困难。

ImageQuant 800 系统采用获得专利的智能 SNOW 成像算法来自动找到最佳的信噪比 (S/N)，尽量减少用户输入或猜测。这种方法提供了检测低强度条带所需的灵敏度；在传统成像方法中，如果不增加高强度条带的饱和度，就无法将低强度条带可视化。

SNOW 成像模式过程涉及以下步骤：

1. 预先曝光，确定最佳曝光时间
2. 选择目标区域和背景
3. 多次自动曝光，连续取平均值来找到最佳信噪比

SNOW 成像模式与其他自动曝光模式的区别是，它通过捕捉多个图像并连续进行信号平均来工作。这种图像平均过程最大程度地降低了噪声，从而提高了信噪比（图 1）。

图 1. 通过 SNOW 算法进行图像捕捉和平均，减少了噪声，从而最大限度地提高了信噪比。(A) 从第一次捕捉到捕捉 73 次后的平均值，用 SNOW 算法得出连续平均 7.5 秒曝光的曲线图，显示 (B) 噪声减少且信号稳定，这使得 (C) 信噪比提高。

在 SNOW 成像过程中，用户只输入一次，就是在最初的预曝光期间选择背景和目标区域。随后，用户可实时观察目标区域的信噪比不断提高，直到系统达到最佳的信噪比。图 2 显示了 SNOW 过程是如何减少背景噪声和提高信噪比的。

图 2. 正在运行中的 ImageQuant 800 系统控制软件和 SNOW 曝光模式。在图像平均过程中，转印到蛋白质印迹膜上的一系列带 Cy5 标记的抗体稀释液的图像持续更新。在该图中，信噪比接近其最大值。之后，当信噪比开始降低时，SNOW 模式自动停止，软件以最大信噪比保存图像。

使用 SNOW 算法后，无需再用传统的试错法来猜测找出最佳曝光时间。这种自动化模式提高了所有目标条带都在广泛线性动态范围内的几率，不需要重复实验或使多个印迹或 DNA 凝胶显影，从而提高了蛋白质印迹或 DNA 凝胶工作流程的效率和生产率。图 3 比较了对蛋白质印迹成像采用不同曝光的情况，显示这些方法对图像背景噪声的不同影响。

图 3. 在化学发光模式下对蛋白质印迹采用传统成像方法和 SNOW 成像方法的结果比较。（A 和 B）传统成像，曝光时间短。(C) ImageQuant 800 CCD 成像仪上运行的 93 秒 SNOW 检测模式，采用多次短曝光并对图像进行平均来减少噪声。(D) 单次 93 秒曝光，不使用 SNOW 算法。与传统成像方法相比，SNOW 检测模式产生的线性动态范围最宽，背景噪声最小，因而能够从更宽的信号强度范围内对蛋白质条带进行可视化和量化，而无需提高条带的饱和度。

要达到这一级别的信噪比优化，不仅需要 SNOW 算法，还需要强大的光学和硬件，也就是高分辨率、830 万像素的 CCD 相机和大光圈 F 0.74 富士™ 镜头。ImageQuant 800 系统是 10 年持续合作的结晶，结合了富士胶片在光学领域的专业水准与我们在生命科学成像方面的专长。

通过蛋白质印迹分析更深入地了解蛋白质水平

CCD 数字成像和 X 射线胶片的另一个共同的挑战是，在同一印迹上区分间隔紧密的条带和多条不同的蛋白质条带。要克服这项挑战，通常需要以下策略：

• 延长聚丙烯酰胺凝胶电泳 (PAGE) 的运行时间，希望间隔紧密的条带能够充分分离，以便于分辨
• 重复蛋白质印迹实验
• 进行剥离并使用其他一抗重新孵育

对于总蛋白染色，区分 Coomassie 染色凝胶上的条带可能较为困难；不过，使用侧面照明和透射白光照明结合 ImageQuant 800 CCD 成像仪的高分辨率相机，可以区分间隔仅有 0.5 mm 且分子量相似的蛋白质（图 4A）。

为了靶向多种蛋白质，荧光蛋白质印迹提供了一种简单的方法来替代化学发光。在双色红外（IR）照明功能的支持下，ImageQuant 800 系统可对同一印迹上的多种蛋白质进行多重检测（图 4B）。

图 4. 在 ImageQuant 800 CCD 成像仪上通过荧光区分间隔很近的条带与多种蛋白质的成像。(A) 对 Coomassie 染色凝胶的高分辨率比色成像展现了区分凝胶上间隔 0.5 mm 条带的能力。(B) 对蛋白质印迹硝化纤维素膜的三色多重叠加图像。在同一印迹上，使用长 IR（红色）LED-滤光片组合检测到的目标 ERK 蛋白质，以及用短 IR（绿色）LED-滤光片组合检测到的 GAPDH。

扩大 CCD 成像仪的应用

蛋白质印迹分析是 CCD 成像仪在许多实验室中的主要应用。尽管某些 CCD 系统可对其他应用进行成像，但这些成像仪在设计时可能没考虑到这些应用。要适应这些场景，可能需要更改硬件和设置，这会使工作流程变得复杂。此外，也可能损害图像质量或灵敏度。

相比之下，ImageQuant 800 CCD 成像仪可简化并提供适合广泛应用的高质量图像，而且内置了灵活的照明选项和广泛的适用样品类型。比如，光源模式包括：

• 侧面白光（470 nm 至 656 nm）
• 侧面 UV (360 nm)
• 侧面 RGB（635 nm、460 nm 和 535 nm）
• 侧面短 IR (660 nm)
• 侧面长 IR (775 nm)
• 透射白光

借助这些照明选项和各种可自定义的滤光片，用户使用一台仪器就能对各种样品进行全光谱成像。这种灵活性使得用户能够完成一系列有用的研究功能和应用，同时节省空间并简化工作流程。

菌落计数和分析

对细胞菌落进行计数可能很乏味，也很耗时。菌落计数系统在提供一个非常特殊的功能的同时占用了工作台的空间。此外，使用标准手持相机对不同的培养皿再现相同的图像和分析可能存在挑战。

ImageQuant 800 CCD 成像仪软件利用了照明灵活性，能够使用光密度 (OD)、荧光或 UV 模式实现自动菌落分析（图 5）。利用附加的无视差 (NP) 镜头配件，可无需引入光学工件，即将化学发光成像用于培养皿和多孔板。

图 5. 使用 ImageQuant 800 系统为培养皿提供菌落成像选项。(A) 光密度测量提供对每个菌落 OD 的直接测量。(B) 全彩成像。(C) 侧面 UV 荧光成像用于捕捉细胞的自发荧光。使用 NP 镜头配件盘还可进行化学发光成像。

宿主细胞蛋白分析

宿主细胞蛋白 (HCP) 水平为生物制品提供了一个纯度指标，这样制造商就能评估其纯化策略并遵从药典建议。HCP 分析是获得监管机构批准的关键一步。

要分析 HCP ELISA，通常需要单独的微孔板分光光度计。不过，如果使用 ImageQuant 800 系统上的 ImageQuant TL 分析软件，无需专用的板读取器就能分析 HCP ELISA（图 6）。

图 6. 使用 HCPQuant ELISA 试剂盒和 ImageQuant 800 CCD 成像仪对 HCP ELISA 的快速结果分析。(A) 白光图像显示在从中国仓鼠卵巢 (CHO) 细胞中检测到 HCP 蛋白后，颜色变为黄色。(B) 阵列分析图像，其中提供适当的参照样本；(C) 由软件生成的用于量化的标准曲线。

作为其化学发光和荧光蛋白质印迹成像模式的延伸，ImageQuant 800 CCD 成像仪提供对 HCP 覆盖率测定的直接成像。可使用传统的蛋白质印迹、差异印迹电泳 (DIBE) 或差异凝胶电泳 (DIGE) 方法进行这些测定。

DNA 凝胶可视化和宏观成像应用

对 DNA 凝胶进行成像的传统方法是采用专用的 UV 平台，再连接计算机、相机和打印机。ImageQuant 800 因为具有 UV 照明模式，不需要单独的设备，生成的图像文件使用 ImageQuant CONNECT 软件从本地和远程均可轻松访问。

ImageQuant 800 系统非常通用，不仅限于实验室凝胶、印迹和孔板。例如，UV 照明功能已被用于研究宏观层面的结构，比如荧光激发下花朵上呈现的脉络状图案（图 7）。¹

图 7. 采用不同的 LED 和滤光片组合在 ImageQuant 800 系统中成像的石斛兰花。成像仪展示了花朵各部分在不同的激发波长下的荧光效果，呈现出脉络状图案。

充分利用 CCD 成像仪

将多个成像仪器组合到一个 CCD 成像系统中可能会引起对仪器可用性的担忧，尤其是在多用户的实验室中。如果某台仪器不可用或者需求量很大，就有可能限制研究人员，造成与仪器使用有关的瓶颈。

ImageQuant 800 CCD 成像仪和相关的 ImageQuant CONNECT 软件在设计中考虑到了这些挑战。连接到本地网络后，可在本地和远程调度系统软件，还能访问之前运行所得到的图像。由于可轻易访问图像，不再需要使用 USB 驱动器进行物理传输。

CCD 成像仪可随着实验室的研究需求而改进

对于任何实验室或研究机构来说，CCD 成像仪都是一项重大投资。想满足实验室不断变化的研究需求，又想避免设备闲置，要在这两者之间达到最佳平衡可能具有挑战性。

ImageQuant 800 生物分子成像仪具备多种功能，即使实验室不需要全套选项，也能从高分辨率、高质量和高度精准的图像中获益。该系统提供 4 种配置：ImageQuant 800、ImageQuant 800 UV、ImageQuant 800 OD 和 ImageQuant 800 Fluor。表 1 中描述了每种配置的应用和光源。每个选项都提供直接升级途径，可扩展和调整来适应研究小组随时间变化的独特需求。

表 1. ImageQuant 800 系统配置和应用

我们为生命科学成像应用和工作流程提供一系列的解决方案。通过结合强大的硬件和创新软件（包括独特的 SNOW 成像模式），ImageQuant 800 CCD 成像仪可在多种应用中实现灵活、全面的成像。若要详细了解 SNOW 成像算法，或者获取成像工作流程任何其他方面的支持，请联系我们的科学支持团队。

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