Микрообъемные и планшетные спектрофотометры: выбор между экономией образца и высокой производительностью

Спектрофотометрия является одним из фундаментальных методов аналитической биохимии и молекулярной биологии. Традиционные кюветные спектрофотометры, требующие значительных объемов образца (до 70–400 мкл), постепенно уступают место более специализированным решениям, которые позволяют работать с микролитровыми объемами и высокими потоками образцов. В данной статье рассматриваются два ключевых типа современных приборов: спектрофотометры для измерения в микрообъемах и планшетные спектрофотометры (ридеры).

Спектрофотометры для измерения в микрообъемах

Основным ограничением классических кюветных спектрофотометров была потребность в больших объемах пробы. Прорыв в этой области произошел с внедрением микрообъемных спектрофотометров, которые позволяют измерять образец в капле объемом всего 0,3–1 мкл. Принцип их работы основан на использовании поверхностного натяжения для удержания образца между двумя оптическими поверхностями, что создает фиксированное или расчетное малое оптическое расстояние (длину пути луча).

Преимущества и недостатки
Главное достоинство таких приборов — возможность анализа драгоценных или труднодоступных образцов с минимальными потерями. Измерение происходит быстро и удобно: оператор наносит каплю, нажимает кнопку и после измерения просто стирает образец. Однако ключевым недостатком является низкая пропускная способность. Каждый образец измеряется индивидуально, и между измерениями требуется очистка измерительного пьедестала, что делает процесс трудоемким при работе с большим количеством образцов.

Применение
Микрообъемные спектрофотометры стали стандартным инструментом для количественного определения нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и белков, а также для оценки их чистоты по соотношениям поглощения A260/A280 и A260/A230.

Планшетные спектрофотометры (Микропланшетные ридеры)

Для задач, требующих высокого уровня производительности, незаменимы планшетные спектрофотометры. Эти приборы измеряют оптическую плотность образцов, находящихся в лунках микропланшетов, чаще всего 96-, 384- или даже 1536-луночного формата.

Конструктивные особенности
В отличие от горизонтального луча в кюветных спектрофотометрах, в ридерах используется вертикальный световой пучок, проходящий через образец сверху вниз или снизу вверх. Это накладывает определенные требования к посуде: для работы в ультрафиолетовой (УФ) области спектра (ниже 340 нм) нельзя использовать стандартные планшеты из полистирола, так как они поглощают УФ-свет. Для УФ-измерений необходимы специальные планшеты из материала, прозрачного для УФ-излучения.

Технологии и возможности
Современные планшетные ридеры, такие NEXISENSE FMR-100, оснащены монохроматорами или фильтрами для выбора длины волны, мощными ксеноновыми лампами и высокочувствительными детекторами (ФЭУ) . Ключевые возможности включают:

• Спектральное сканирование: Снятие полного спектра поглощения в диапазоне, например, от 200 до 1000 нм с шагом 1 нм.
• Кинетические исследования: Непрерывный мониторинг изменения оптической плотности во времени для изучения ферментативных реакций.
• Термостатирование и встряхивание: Встроенные инкубаторы поддерживают температуру до 45°C, а различные режимы перемешивания обеспечивают равномерность реакции.
• Мультимодальность: Многие приборы могут быть дополнительно оснащены функциями измерения флуоресценции и люминесценции, что превращает их в универсальные аналитические платформы.

Заключение

Как микрообъемные, так и планшетные спектрофотометры являются незаменимыми инструментами современной лаборатории. Первые идеальны для быстрого и бережного анализа единичных ценных образцов. Вторые обеспечивают максимальную эффективность при скрининге большого количества проб, кинетических измерениях и иммуноферментном анализе (ИФА, ELISA) . Многие исследовательские группы успешно комбинируют оба типа приборов или выбирают гибридные решения с использованием микрообъемных планшетов для достижения оптимального баланса между сохранностью образца и пропускной способностью.