Lunatic 用 2 µL 样品覆盖 0.02–200 mg/mL,下面四种场景的实验都在 High Lunatic plate 上测得。纯化 BSA 用 A280;0.1–200 mg/mL 单抗梯度用高浓度 IgG 外推算法;混了 DNA 的 BSA 用 Unmix 去杂质;BCA 显色样品直接跑比色测定。范围的低端 0.02 mg/mL 来自 BCA 比色测定,A280 场景实测从 0.1 mg/mL 起。
Lunatic(A)SBS 兼容板格式,5 分钟读取最多 96 个样品。Little Lunatic(B)芯片格式,2 分钟读取最多 16 个样品。
杂质很少的纯化蛋白,直接用 A280 定量就够。Lunatic 的 Protein (Turbidity) 应用在全光谱上做瑞利散射校正,传统做法只在单一波长上扣除背景。校正后取 280 nm 吸光度,结合蛋白特异性的 E1% 消光系数计算浓度:
c = (OD280 × 10) / E1%
实验:BSA 在 PBS (pH 7.4) 中,软件中 E1% 设为 8
25 mg/mL BSA,2 µL × 3 次重复,High Lunatic plate,PBS 空白。分别用 Protein (Turbidity) 和 Protein (Single point) 应用测量。
Protein (Turbidity)
25.83 ± 0.02
mg/mL
Protein (Single point)
27.22 ± 0.01
mg/mL
Single point 应用报告的浓度略高。浊度校正能在全光谱上处理散射背景,而单波长扣除(340 nm)只在一个点上做校正,对轻微浑浊样品的处理不够精细。
BSA 在 Protein (Turbidity) 应用下的吸收光谱。黑色曲线为基线校正后的 UV/Vis 光谱,灰色为浊度分布。插入表格对比两种应用的浓度结果。
生物治疗药物开发中,为了减小注射体积同时保持有效剂量,蛋白制剂的浓度越做越高。浓度一高,粘度和浊度跟着升高,A280 也很快超出常规比色皿的读数范围,只能先稀释再测。
High Lunatic plate 配有 0.1 mm 和 0.7 mm 双光程微比色皿。样品通过毛细作用进入储液腔,再由 Lunatic 泵送入比色皿。粘度在 40 cP 以内的样品都能正常处理,本文的单抗梯度覆盖 0.1–200 mg/mL。浊度校正按瑞利散射特征逐波长处理。
IgG (High concentration) 应用更进一步:当吸收光谱超过 275 OD 检测上限时,它根据全长 IgG 的光谱形状做外推,使用固定 E1% = 13.7 计算浓度。
实验:单抗梯度稀释
重量法配制 11 个浓度(200, 160, 120, 100, 80, 60, 40, 25, 10, 1, 0.1 mg/mL),4 次重复,High Lunatic plate,IgG (High concentration) 应用。
(A)11 个浓度单抗的全光谱叠加。(B)外推 A280 OD 值 vs. 目标蛋白浓度,y = 1.3786x,R² = 0.9987。灰色区域为 Lunatic 线性范围上限(275 OD)。误差线为 4 次重复的 SD。
在低浓度端和超过 275 OD 饱和区的高浓度端,重复间 SD 都很小。进入光谱饱和区之后,外推的 A280 和目标浓度仍成线性(R² = 0.9987),所以 200 mg/mL 的单抗可以直接测。
细胞裂解物里混着核酸、缓冲液组分、去垢剂、细胞碎片,这些杂质各有自己的吸收特征,会干扰 A280 读数。Protein (Lysates) Unmix 应用针对这种场景设计:用专有的解卷积算法分析原始吸收光谱,把蛋白的贡献从杂质中单独分离出来。
内置的杂质模型涵盖叠氮化物、去垢剂、核酸、多糖和通用蛋白酶抑制剂。纯化蛋白和含杂质的粗样品都适用。
实验:BSA + DNA 混合样品
BSA ~20 mg/mL (PBS, pH 7.4) + 小牛胸腺 DNA (TE, pH 7.4),模拟含核酸污染的蛋白样品。2 µL × 3 次重复,High Lunatic plate,水空白,E1% = 8。
> 12.98Conc (mg/mL)
> 1.05Impurities (A280)
> 0.00Background (A280)
Unmix 识别出 DNA 杂质(在 260 nm 有吸收峰),把它从蛋白信号中分离。蛋白光谱(绿色曲线)和杂质光谱(蓝色曲线)各自独立,残差拟合(黄色线)反映解卷积质量。杂质在 A280 处的贡献为 1.05 OD。表中的浓度是混合后样品的读数。BSA 溶液和 DNA 溶液混合时被稀释,所以这个读数不能直接和 ~20 mg/mL 比较。
BSA + DNA 混合样品在 Protein (Lysates) 应用下的解卷积光谱。黑色为基线校正后 UV/Vis,绿色为蛋白,蓝色为杂质,黄色为残差拟合。
当 280 nm 吸光度被杂质干扰得太厉害、A280 直接没法用的时候,比色测定是测总蛋白浓度的经典备选。BCA、Bradford、Lowry、660 nm Protein Assay 都是常见选择。逻辑都一样:加试剂和蛋白反应产生有色化合物,比较样品和标准品的吸光度来定量。
Lunatic 内置了对应的 Standard Curve 应用,拟合标准曲线后自动算出未知样品浓度;下面的 BCA 实验选的是二次多项式拟合。Lunatic 板和标准透明底 96 孔板都能用。
实验:BCA 测定
Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific),线性范围 0.02–2 mg/mL。
未知样品:BSA 稀释至 1.5、1、0.5 mg/mL。标准品:2、1.25、0.75、0.15 mg/mL。
试剂配制:Reagent B : Reagent A = 1:50;样品 : 工作液 = 1:20。37 °C 避光孵育 30 分钟。
2 µL × 8 次重复,High Lunatic plate,BCA Assay 应用。
BCA 反应中蛋白将 Cu2+ 还原,生成紫色络合物,在 562 nm 处有吸收峰。Lunatic 测量 562 nm 吸光度并扣除 440 nm 背景,再根据标准曲线算浓度。未知样品叠加在标准曲线上的位置和重复间 SD 见下图。
BCA Assay 应用生成的标准曲线上叠加未知样品。二次多项式拟合:y = −0.0279C² + 0.882C + 0.0848,R² = 0.9968。误差线为 8 次重复的 SD。
选应用先看样品。杂质少的纯化蛋白用 A280 + 浊度校正;IgG 浓度高到光谱饱和,用 IgG (High concentration) 外推。复杂裂解物用 Unmix 把蛋白从杂质中拆出来,A280 受干扰的样品走 BCA/Bradford/Lowry。
这四种方法都在同一台 Lunatic 上切换,High Lunatic plate 上 96 个样品约 10 分钟读完。对每天跑大量蛋白定量的实验室,省下的是逐个上样、稀释和清洗比色皿的时间,也少了这几步带来的操作误差。