显影--淬灭的祸因
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当抗体孵育、TBST漂洗结束后,进入ECL显影步骤。当然,目前国内一些实验室已经换用仪器扫描荧光信号,而我们更是二抗直接连荧光蛋白连ECL和常规的底片显影都省略了,因此以下所讨论的某些细节问题可能不再出现。
首先坛子上还有少数实验室处于DAB显色时代,奉劝一句,都走到最后一步了就不要节省了;DAB显色的灵敏性是远远不够的。目前较为流行的仍是化学发光法,下面简述一下其原理:
交联在二抗上的HRP酶能够特异水解过氧化物产生化学能;ECL中主要包含两种成分,催化剂和中间递质(白色瓶子主要是过氧化物如双氧水)。催化剂的作用不用废话了,其中间递质主要是吸收化学能并将其传递到luminol之类的化合物上产生电子跃迁从而激发荧光。
因此催化剂的效率和中间递质的传递效率直接影响荧光的强弱。本人曾自制过ECL并尝试改良,其间发现很多化合物、金属离子如Fe、Cu等能催化并高效传递能量,且不依赖于HRP浓度,荧光信号能瞬间曝强;这其实与下文提到的一些粹灭原因有联系。
当初我自制的ECL最大的毛病在于稳定性不好,同理,商品化的ECL同样也有保质期的问题,往往最先失效的组分就是过氧化物,尽管他们必然添加过抗还原剂。其实,检验ECL是否失效的方法很简单,取稀释的即用型二抗1-2ul加至ECL混和液中观察荧光强度,即可知道ECL是否失效。
商品化的ECL价格并不便宜,因此ECL孵育的最佳方案是:将ECL滴加在保鲜膜上或干净的支持物上,如废弃的旧底片、塑料盒,有机玻璃盒等等(注意,国产的保鲜膜很多质量不过关,有两种潜在的问题,下面详述),然后倒扣膜于保鲜膜上,夹住一个角来回拖动数次至ECL均匀(有的产品说明书要求孵育1min)。
另外平铺一张干净的保鲜膜,将膜揭下控干ECL、倒扣包好,然后显影。mini3型胶整张膜孵育,ECL总体积0.7-1ml足矣。
哪些因素会影响荧光信号的强弱呢?(这部分实际上与导致荧光淬灭的因素部分重合)
1.保鲜膜的质量。
a.国产的保鲜膜,很多厂家偷工减料打价格战,造成保鲜膜很薄亦破损。ECL滴加到保鲜膜上容易从肉眼不易分辩的小孔泄露,一方面ECL反应不充分,另一方面ECL所含液体会溶解试验台上残留未知的化学药品颗粒(也许你或其他人曾经不小心打翻过某种化合物)、灰尘等等,造成荧光淬灭。
在简述原理时,我曾经提到过很多化合物、金属离子能直接催化过氧化物水解,在极短的时间内消耗掉所有的HRP酶,荧光转瞬即逝。
b. 保鲜膜的化工原料或拉制过程中,残留未知的化学试剂,引起荧光淬灭;廉价的保鲜膜问题尤多。
目前,国产的就“妙洁”比较过关,保鲜膜厚度和化学物残留都不影响ECL显影。
如果买不到合格的保鲜膜,也可以用其他物品替代;但要特别注意这些支持物表面的干净,最好不要有任何化学试剂残留,包括风干的TBST盐结晶颗粒。
2.ECL孵育结束后膜需要控干。中学物理学过水会吸收光谱,因此任何液体包括ECL溶液本身都会干扰荧光强度,所以ECL孵育结束时需要控干。
一般夹起膜,让膜的一角或一边接触吸水纸;但是请注意不能让膜完全干掉。某些信号较弱的ECL,膜彻底干掉后荧光会消失;较好的试剂盒,荧光相对稳定,但完全吸干以后,背景荧光也会升高,而且会严重影响重新标记新抗体时的背景。因此,按照我的方法,让自由流下的多余的ECL被吸走就好。
3.控干的膜要仔细用保鲜膜包被,防止接触外界异物造成荧光淬灭;同时,包裹保鲜膜时要细心,尽量不让正面保鲜膜和膜之间出现皱褶。皱褶的地方会堆积多余的ECL,要么形成一条荧光的亮线;要么由于液体吸收荧光或者局部区域HRP过度消耗,呈线条状淬灭。
4.在膜放入压片夹之前,最好肉眼观察一下荧光信号的强弱,这有利于判断实验可能出现的问题。很多人提问看见很强的荧光了,但怎么压片都没有信号,那么就是快速淬灭(闪灭,再怎么快速操作也拿不到这种情况下的荧光信号)造成的;有这个观察至少能够判断ECL孵育之前实验操作应该问题不大,而问题主要是淬灭。
如果你省略这个步骤,那问题就非常复杂了,因为之前任何操作都可能导致白板,根本无法判断。
除上述的问题以外,还有哪些因素会导致荧光淬灭呢?
1. 抗原浓度太高,荧光信号过强,快速淬灭。在电泳的章节就曾提过,如果上样量太大,不仅条带会粘连、弯曲,更可能导致淬灭。因为局部区域过多的HRP酶会快速消耗底物呈富氧态,条带出现烧灼样(取出膜会发现一条明显的暗黄色的带),荧光信号会闪灭或者条带空心(条带灰黑不实,则可能是显影液接近失效)。
2. 抗原浓度太低,荧光信号太弱,相对慢一点的淬灭。可能第一次压片能够获得很弱的条带,随后都不可见。
3. ECL试剂质量。除过氧化物因接触空气被逐渐还原外,ECL的成分通常都不稳定。如呈递电子跃迁能的中间递质其化学性质就不太稳定,因为它转换能量的特性决定其必是一个有中间态的化合物,长期接触空气会被逐渐氧化失效;luminol也有保质期。
4. 操作时间过长,膜逐渐彻底干掉。商品化的ECL会出现波形渐变,开始信号逐渐增强,背景一起升高;随后荧光完全衰减淬灭。
5.不良的实验习惯。坛子上曾经有人问及淬灭问题,提到显影夹子很脏。脏的显影夹主要有两种污染,铁锈和不慎沾染的显影液、定影液,前者造成闪灭(催化作用),后者可能直接导致无荧光;只要有任何失误,诸如不小心刮破保鲜膜,保鲜膜包裹不严实(其实通常还真的不严实,因为你不可能包裹好几层)。
于是,我问他用一个很脏的东西不觉得很别扭嘛,为什么不先抄起抹布擦干净再用呢。
6.淬灭的假象。少量沾在膜表面的二抗也会激发荧光,但ECL孵育时稍微晃动就消失了,可能产生淬灭的错觉。