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其林貝爾微孔板快速振蕩器QB-9001在生物樣本前處理中的效能優(yōu)化與應(yīng)用研究
上海儀器網(wǎng) / 2025-11-27

 

一、方案背景與意義

生物樣本前處理是臨床檢測、分子生物學(xué)及微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其效率與均勻性直接決定后續(xù)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。微孔板作為高通量實(shí)驗(yàn)的核心載體，其內(nèi)容物的充分混合依賴于高效、穩(wěn)定的振蕩設(shè)備。其林貝爾微孔板快速振蕩器QB-9001具備振蕩頻率可調(diào)、振幅穩(wěn)定、運(yùn)行噪音低等特點(diǎn)，可適配96孔、384孔等多種規(guī)格微孔板，廣泛應(yīng)用于酶標(biāo)反應(yīng)、核酸提取、抗原抗體結(jié)合等實(shí)驗(yàn)場景。
本方案針對不同生物樣本前處理需求，優(yōu)化QB-9001的振蕩參數(shù)（頻率、時(shí)間），系統(tǒng)評估其在樣本混合均勻性、反應(yīng)效率提升等方面的效能，為科研及臨床實(shí)驗(yàn)室提供標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用參考，解決傳統(tǒng)手動(dòng)振蕩效率低、重復(fù)性差的問題。

二、方案核心目標(biāo)

  1. 建立QB-9001在酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）、核酸提取及微生物菌液培養(yǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)化操作流程；
  2. 探究振蕩頻率、振蕩時(shí)間對樣本混合效果、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及檢測靈敏度的影響，篩選各場景最優(yōu)參數(shù)；
  3. 量化評估QB-9001的運(yùn)行穩(wěn)定性、高效性及重復(fù)性，驗(yàn)證其在高通量實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用價(jià)值。

三、實(shí)驗(yàn)材料與儀器

3.1 實(shí)驗(yàn)材料

  • 樣本類型：人血清樣本（含乙肝表面抗原HBsAg，濃度梯度：0.1 IU/mL、0.5 IU/mL、1.0 IU/mL、5.0 IU/mL）、大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株（ATCC 25922，濃度1×10³ CFU/mL）、小鼠肝臟組織勻漿樣本（用于總RNA提?。?；
  • 試劑耗材：ELISA試劑盒（HBsAg檢測，北京萬泰生物）、TRIzol試劑（Invitrogen）、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒（TaKaRa）、熒光定量PCR試劑盒（ABI）、LB培養(yǎng)基、96孔酶標(biāo)板、96孔深孔板、移液器吸頭、無酶離心管；
  • 其他：去離子水、PBS緩沖液（pH 7.4）、牛血清白蛋白（BSA）。

3.2 實(shí)驗(yàn)儀器

  • 核心儀器：其林貝爾微孔板快速振蕩器QB-9001（江蘇其林貝爾儀器制造有限公司，振蕩頻率：100-1500 rpm，振幅：3 mm，適配微孔板規(guī)格：96孔/384孔，定時(shí)范圍：0-999 min）；
  • 輔助儀器：酶標(biāo)儀（Bio-Tek ELx808）、熒光定量PCR儀（ABI 7500）、紫外分光光度計(jì)（Thermo NanoDrop 2000）、菌落計(jì)數(shù)器（上海儀電YXJ-2）、移液器（Eppendorf Research Plus）、恒溫培養(yǎng)箱（上海博迅SPX-250B-Z）。

四、方案詳情與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.1 QB-9001在ELISA實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用方案

4.1.1 實(shí)驗(yàn)分組與參數(shù)設(shè)置

采用HBsAg ELISA試劑盒，按說明書操作：包被抗體4℃孵育過夜后洗板，加入不同濃度HBsAg血清樣本（100 μL/孔），每組3個(gè)平行孔，設(shè)置空白對照與陰性對照。以QB-9001為核心，設(shè)置振蕩頻率（200 rpm、500 rpm、800 rpm、1200 rpm）和振蕩時(shí)間（5 min、10 min、15 min、20 min）雙因素實(shí)驗(yàn)，另設(shè)手動(dòng)振蕩組（每孔用移液器吹打10次）作為對照。后續(xù)加酶標(biāo)二抗、底物反應(yīng)后，終止反應(yīng)并檢測。

4.1.2 檢測指標(biāo)

通過酶標(biāo)儀檢測450 nm波長下各孔吸光度（OD值），計(jì)算：① 各濃度樣本的OD值均值及變異系數(shù)（CV）；② 檢測靈敏度（以O(shè)D值≥0.15為陽性判斷標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算最低檢出濃度）；③ 反應(yīng)效率（以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率表示，斜率越接近1.0，反應(yīng)效率越高）。

4.2 QB-9001在核酸提取中的應(yīng)用方案

4.2.1 實(shí)驗(yàn)分組與參數(shù)設(shè)置

取小鼠肝臟組織勻漿樣本（50 mg/份），加入TRIzol試劑1 mL，按試劑盒流程進(jìn)行裂解。將裂解液轉(zhuǎn)移至96孔深孔板，加入氯仿200 μL，設(shè)置QB-9001振蕩參數(shù)：頻率500 rpm、800 rpm、1000 rpm、1500 rpm，振蕩時(shí)間3 min、5 min、8 min，每組3個(gè)平行樣，對照組為渦旋振蕩（30 s）。后續(xù)離心取上清、加異丙醇沉淀、75%乙醇洗滌，獲得總RNA并溶解。

4.2.2 檢測指標(biāo)

通過紫外分光光度計(jì)檢測RNA純度（A260/A280比值，1.8-2.0為合格）和濃度（ng/μL）；采用逆轉(zhuǎn)錄-熒光定量PCR檢測β-actin基因表達(dá)量（Ct值），評估RNA完整性及擴(kuò)增效率（以Ct值變異系數(shù)表示重復(fù)性）。

4.3 QB-9001在微生物菌液培養(yǎng)中的應(yīng)用方案

4.3.1 實(shí)驗(yàn)分組與參數(shù)設(shè)置

將大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株（1×10³ CFU/mL）接種至LB培養(yǎng)基，每孔100 μL加入96孔深孔板，設(shè)置QB-9001振蕩頻率：300 rpm、600 rpm、900 rpm、1200 rpm，振蕩時(shí)間（培養(yǎng)時(shí)間）4 h、6 h、8 h、10 h，每組3個(gè)平行孔，對照組為靜態(tài)培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度均為37℃。

4.3.2 檢測指標(biāo)

采用梯度稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)菌落數(shù)（CFU/mL），計(jì)算菌液濃度及增殖速率；通過酶標(biāo)儀檢測600 nm波長下OD值（反映菌液濁度），繪制生長曲線，評估振蕩參數(shù)對細(xì)菌增殖的影響。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

5.1 QB-9001在ELISA實(shí)驗(yàn)中的效能結(jié)果

5.1.1 振蕩參數(shù)對檢測重復(fù)性的影響

當(dāng)振蕩頻率為500 rpm、振蕩時(shí)間10 min時(shí)，各濃度HBsAg樣本OD值的變異系數(shù)最小（CV≤3.5%），顯著低于手動(dòng)振蕩組（CV=8.2%）。頻率過低（200 rpm）或過高（1200 rpm）均導(dǎo)致CV升高：200 rpm時(shí)樣本混合不充分，CV=7.8%；1200 rpm時(shí)微孔板內(nèi)液體飛濺，CV=6.9%（表1）。
振蕩參數(shù)（頻率/時(shí)間）
0.1 IU/mL樣本CV（%）
1.0 IU/mL樣本CV（%）
5.0 IU/mL樣本CV（%）
平均CV（%）
200 rpm/10 min
8.5
7.2
7.7
7.8
500 rpm/10 min
3.8
3.2
3.5
3.5
800 rpm/10 min
4.2
3.9
4.1
4.1
手動(dòng)振蕩
8.9
7.8
7.9
8.2

5.1.2 檢測靈敏度與反應(yīng)效率結(jié)果

500 rpm/10 min組的最低檢出濃度為0.08 IU/mL，低于其他參數(shù)組（200 rpm/10 min組為0.12 IU/mL，1200 rpm/10 min組為0.10 IU/mL）；其標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率為0.98，接近理想值1.0，反應(yīng)效率最高。振蕩時(shí)間超過15 min后，OD值無顯著提升，表明10 min已達(dá)到充分反應(yīng)需求。

5.2 QB-9001在核酸提取中的效能結(jié)果

5.2.1 RNA純度與濃度結(jié)果

振蕩頻率800 rpm、振蕩時(shí)間5 min時(shí)，提取的總RNA純度最優(yōu)（A260/A280=1.92），濃度達(dá)185 ng/μL，顯著高于渦旋振蕩對照組（A260/A280=1.81，濃度152 ng/μL）。頻率低于500 rpm時(shí)，裂解不充分，RNA濃度低于120 ng/μL；頻率高于1000 rpm時(shí)，RNA易降解，A260/A280比值降至1.75以下（表2）。
振蕩參數(shù)（頻率/時(shí)間）
A260/A280比值
RNA濃度（ng/μL）
β-actin Ct值（均值）
Ct值CV（%）
500 rpm/5 min
1.85
118
24.8
4.2
800 rpm/5 min
1.92
185
22.3
2.1
1000 rpm/5 min
1.73
162
25.5
3.8
渦旋振蕩（30 s）
1.81
152
23.9
3.5

5.2.2 RNA擴(kuò)增效率結(jié)果

800 rpm/5 min組的β-actin基因Ct值最?。?2.3），且CV僅為2.1%，表明RNA完整性好、擴(kuò)增效率高，進(jìn)一步驗(yàn)證該參數(shù)下提取的RNA質(zhì)量最優(yōu)。

5.3 QB-9001在微生物培養(yǎng)中的效能結(jié)果

5.3.1 振蕩參數(shù)對細(xì)菌增殖的影響

振蕩頻率900 rpm、培養(yǎng)時(shí)間8 h時(shí)，大腸桿菌濃度達(dá)1.2×10? CFU/mL，OD600值為1.85，顯著高于靜態(tài)培養(yǎng)組（濃度3.5×10? CFU/mL，OD600=0.32）。頻率低于300 rpm時(shí)，溶氧不足，細(xì)菌增殖緩慢，8 h濃度僅為5.2×10? CFU/mL；頻率1200 rpm時(shí)，菌液產(chǎn)生大量泡沫，影響增殖，濃度為8.5×10? CFU/mL（表3）。
振蕩參數(shù)（頻率/培養(yǎng)時(shí)間）
菌液濃度（CFU/mL）
OD600值
增殖速率（CFU/mL·h）
300 rpm/8 h
5.2×10?
0.48
6.4×10?
900 rpm/8 h
1.2×10?
1.85
1.5×10?
1200 rpm/8 h
8.5×10?
1.42
1.1×10?
靜態(tài)培養(yǎng)/8 h
3.5×10?
0.32
4.3×10?

5.3.2 生長曲線分析

900 rpm振蕩組的細(xì)菌對數(shù)生長期提前至2-6 h， stationary期濃度顯著高于其他組，表明充足且穩(wěn)定的振蕩可有效提升溶氧效率，促進(jìn)細(xì)菌增殖。

5.4 QB-9001核心性能驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)過程中，QB-9001在1500 rpm高頻率下運(yùn)行噪音≤55 dB，遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（≤70 dB）；連續(xù)運(yùn)行8 h后，振蕩頻率波動(dòng)幅度≤±2 rpm，振幅偏差≤0.1 mm，穩(wěn)定性優(yōu)異。其微孔板固定裝置可有效防止液體飛濺，適配性強(qiáng)，96孔與384孔板切換無需額外配件。

六、方案優(yōu)化建議與應(yīng)用拓展

6.1 各場景最優(yōu)參數(shù)總結(jié)

  • ELISA實(shí)驗(yàn)：振蕩頻率500 rpm，振蕩時(shí)間10 min，適用于各類抗原抗體結(jié)合反應(yīng)；
  • 總RNA提取（組織樣本）：振蕩頻率800 rpm，振蕩時(shí)間5 min，可兼顧裂解效率與RNA完整性；
  • 微生物菌液培養(yǎng)（需氧菌）：振蕩頻率900 rpm，根據(jù)菌株調(diào)整培養(yǎng)時(shí)間（大腸桿菌8 h，酵母菌12 h）；
  • 低濃度樣本混合：振蕩頻率300-500 rpm，振蕩時(shí)間15 min，避免樣本損耗。

6.2 應(yīng)用拓展方向

結(jié)合QB-9001的性能特點(diǎn)，可拓展至：① 細(xì)胞裂解液的快速混勻（搭配冰浴裝置，防止蛋白降解）；② 高通量藥物篩選中化合物與細(xì)胞的孵育振蕩；③ 膠體金檢測試紙條樣本前處理的均勻化振蕩；④ 環(huán)境水樣中微生物的富集培養(yǎng)。

七、結(jié)論

其林貝爾微孔板快速振蕩器QB-9001通過穩(wěn)定的振蕩性能與靈活的參數(shù)調(diào)控，可顯著提升生物樣本前處理的效率與質(zhì)量。在ELISA實(shí)驗(yàn)中，500 rpm/10 min參數(shù)組合實(shí)現(xiàn)了高重復(fù)性與高靈敏度的檢測效果；在核酸提取中，800 rpm/5 min可獲得高純度、高濃度的總RNA；在微生物培養(yǎng)中，900 rpm振蕩顯著促進(jìn)需氧菌增殖。其低噪音、高穩(wěn)定性及廣泛的適配性，使其成為高通量實(shí)驗(yàn)室的理想設(shè)備，為生物實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、高效化提供了有力支撐，具有重要的科研與臨床應(yīng)用價(jià)值。

 

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