单波长定量的前提是样品足够纯:A280 只有蛋白在吸收。但裂解液、血浆、组织提取物这类复杂基质里,核酸、血红蛋白、散射颗粒都在贡献 OD 值。Unmix 用全光谱拟合把这些组分一个个拆开,分别报浓度。结果界面用五种颜色标注这些组分。
传统 A280 蛋白定量的隐含假设是:280 nm 处的吸光度全部来自蛋白。但如果样品里还有下面这些成分,A280 读数就偏高,浓度算出来也偏高:
Unmix 换了一种思路。软件内置了蛋白、DNA、RNA、各种缓冲液等常见组分的标准吸收光谱。拿到你的实测光谱后,它在 230–750 nm 全波段上做拟合。拟合要找出这些标准光谱以什么比例叠加起来最接近实测值。拆完之后,软件分别报告每种组分贡献的 OD 和对应的浓度。
Unmix Overview。和 Classic 不同,Unmix 的缩略图显示的是反卷积后的拆分光谱(而非单条吸收曲线)。右上角可以在 Absorbance 和 Concentration 视图之间切换。
打开 Unmix 的 Details 界面,光谱图和 Classic 有明显不同:不再是一条黑线,而是一组彩色填充曲线叠在一起。黑色线是扣除背景后的实测光谱,不算组分;彩色部分是 Unmix 拆出来的各组分。常规 Unmix 应用里每种颜色代表一类东西:
### 绿色 — 目标分子
目标分子:选了 DNA (Tissue/Blood) 应用,绿色就是 DNA 的光谱贡献;选了 Protein (Lysates),绿色就是蛋白。绿色曲线下方的面积对应目标分子的浓度。
### 蓝色 — 杂质 / 干扰物
在紫外-可见光范围内有吸收的其他分子。如果你测的是蛋白,蓝色可能代表核酸;如果测的是 DNA,蓝色可能代表蛋白。蓝色面积越大,说明样品中的杂质含量越高。
### 灰色 — 背景散射
会引起光散射的物质,比如样品中的微珠(beads)、脂质颗粒、或者聚集体。散射不属于真正的吸收,但会抬高整条基线。Unmix 把它单独拆出来,让目标分子的浓度更准。
### 黄色 — 残差(Residue)
模型拟合后剩下的、无法归入任何已知组分的那部分光谱。黄色曲线就是残差;由残差算出的相对均方根误差即 RRSE(Relative Root-mean-Square Error),是拟合质量的核心指标。详见下一节。
### 紫色 — 总核酸(合并显示)
只在核酸 Unmix 应用中出现。总核酸浓度低于 25 ng/µL 或拟合质量较差(残差过高)时,Unmix 算法无法可靠地区分 DNA 和 RNA。于是算法把两者合并为"总核酸"用紫色显示,不再分别报告。
RRSE(Relative Root-mean-Square Error)衡量的是实测光谱和拟合结果之间还差多少。数字越小,拟合越好,浓度越可信。
RRSE 在界面上有两种呈现:
Overview 界面底部还有一行 Quality of fit (RRSE) 色块,扫一眼颜色就知道哪些样品的拟合有问题。
软件会在该样品旁边显示警告标记。高残差意味着实测光谱里有一部分是模型没法解释的。查一下是不是这几种情况:
血浆里蛋白浓度通常在 60–80 mg/mL,A280 处的吸收峰非常强。而临床关注的溶血指标远弱于蛋白,在常规 230–750 nm 光谱图上基本看不出来。这些指标是血红蛋白在 410 nm 的 Soret band,以及胆红素在 450 nm 附近的吸收。
Plasma QC 专门针对这个问题做了优化。结果界面的光谱只显示 350–650 nm,故意避开蛋白在 280 nm 的强峰。这样血红蛋白和胆红素的特征就露出来了。
Plasma QC 报告四个指标,表中的红、橙两色只在这个视图里出现:
组分 / 颜色 / 关键波长 / 单位
Hemoglobin(血红蛋白):颜色 红色;关键波长 A410;单位 mg/dL
Bilirubin(胆红素):颜色 橙色;关键波长 A450;单位 mg/dL
Protein(总蛋白):颜色 绿色;关键波长 A280;单位 mg/mL
Turbidity(浊度):颜色 灰色;关键波长 —;单位 OD660
具体的换算方式:血红蛋白浓度 = A410 峰值 × 浓度因子 13.23;胆红素浓度 = A450 峰值 × 浓度因子 1.24875;蛋白浓度用 A280 和默认 E1% = 10(血浆这种复杂蛋白混合物的通用近似值)计算。浊度则从背景散射光谱中提取,以 OD660 形式报告,这是临床上常用的脂血指标。
Plasma QC 详细视图。光谱范围限定在 350–650 nm,把血红蛋白(红色,A410)、胆红素(橙色,A450)和背景散射(灰色)拆分开来。左下方是 Quality of fit (RRSE) 色块。
这条规则在软件操作篇里出现过,原因在于两种模式扣除缓冲液信号的方式不同。
Classic 模式下用缓冲液做 blank。缓冲液本身在紫外区有一些吸收。先测一次扣掉,这样 OD 值就只反映溶质了。
Unmix 的逻辑不同。它的光谱模型库里已经收录了常见缓冲液的光谱特征。反卷积过程中,缓冲液的贡献会被当作一个"已知组分"拆出来,跟拆蛋白、拆核酸一样。如果你又在 blank 里放了缓冲液,缓冲液的光谱就被扣了两遍:一次被 blanking 扣掉,一次被反卷积拆走。
这个"双重扣除"叫 overblanking。后果是引入误差、残差升高,结果不可靠。所以 Unmix 的 blank 只能用水:水在紫外区几乎没有吸收,所以可以当零基线。
Classic UV/Vis:Unmix
定量原理 / 单波长 OD 值 + Beer-Lambert 定律 / 全光谱拟合 + 光谱反卷积
适合的样品:单波长 OD 值 + Beer-Lambert 定律 纯化蛋白、纯化核酸等成分单一的样品;全光谱拟合 + 光谱反卷积 裂解液、血浆、组织提取物等复杂基质样品
杂质处理:单波长 OD 值 + Beer-Lambert 定律 无法区分:杂质的吸收混在一起计入浓度;全光谱拟合 + 光谱反卷积 拆开:单独报告每种组分的浓度和占比
Blank:单波长 OD 值 + Beer-Lambert 定律 用缓冲液;全光谱拟合 + 光谱反卷积 必须用水
板类型限制:单波长 OD 值 + Beer-Lambert 定律 Lunatic Plate / High Lunatic Plate / 标准 96 孔板;全光谱拟合 + 光谱反卷积 只支持 Lunatic Plate / High Lunatic Plate
判断标准看样品纯不纯。column 走完的纯化蛋白、试剂盒提的纯 DNA,用 Classic 足够了,结果也更好理解。裂解液、血浆、crude extract 这类多组分混合的样品,走 Unmix 能看到各组分各占多少。Classic 给出的则是混入了杂质贡献的浓度。
两种算法也可以事后切换。测完之后原始光谱已经存下来了,在 Analysis 里随时可以用 Select Application 切换 Classic 和 Unmix,用不同的算法重算。前提是板上测过对应的 blank 孔:切到 Unmix 要把水孔标成 blank,切回 Classic 要改回缓冲液孔;板上没有就要重新测量。