熒光光纖氧氣測量技術具有高精確度、高可靠性、響應時間短、適用于氣相和液相等優勢,因此隨著技術的問世,精確、高通量測量微小生物的呼吸和評估其能量代謝成為可能。高通量呼吸測量系統能夠對藻類等浮游植物,浮游動物、斑馬魚、魚卵胚胎等水生動物或組織,以及果蠅、蜜蜂等昆蟲等微小動植物進行測量,測定其耗氧量,進而評估其代謝水平。系統在實驗生物學、污染生態學與環境毒理學、環境科學、氣候變化研究等領域具有越來越重要的應用價值。
系統由內置熒光光纖氧氣傳感器的微孔板、氧氣測量主機及數據采集分析軟件組成,可對24個、96個乃至最多240個通道的樣品進行同步測量。
功能特點
●氧氣測量高精度、高可靠性、低功耗、低交叉敏感性、快速響應時間
●輕松校準
●氣體、液體樣品均可使用(藻類、水生動物、昆蟲均可使用)
●非侵入性和非破壞性測量
●緊湊設計,適用于培養箱和搖床
●其他應用領域包括:高效篩選、過程工程、小規模細胞培養和呼吸速率測量、酶活性測定、環境分析等
技術參數
1. ×24通道高通量呼吸測量系統
1.1 檢測技術:光纖氧傳感器技術
1.2 適用場景:原位檢測,可在培養箱里和搖床上使用,便于溫度控制
1.3 呼吸室:硼硅酸鹽玻璃材質的24孔板,每孔容積80-1,700 µl。可酒精清洗、重復使用
1.4 氧氣測量主機:單個重380g,163 x 89 x 22 mm;可1-10個進行組合
1.5 氧氣測量范圍:0-50%或0~22.5mg/l
1.6 檢測極限:0.15%或15ppb溶解氧
1.7 氧氣測量精度:±1%@20.9%氧氣
1.8 氧氣測量分辨率:±0.4%@20.9%氧氣或±5μmol/L@283.1µmol/L
1.9 響應時間<30s
1.10 氧氣測量漂移:<1%空氣飽和度(一周/10min采集一次)
1.11 通道數:最多可串聯10個讀取器,形成240個通道
2. ×96通道高通量呼吸測量系統
2.1 REDFLASH技術:基于獨te的氧氣敏感REDFLASH傳感器材料,對其使用紅光激發能夠在近紅外(NIR)區域產生氧氣依賴的熒光
2.2 技術優勢:紅光激發顯著減少了由自發熒光樣品引起的干擾。NIR檢測技術顯著減少了環境光的干擾
2.3 氧氣測量主機:單個重670 g,162 x 102 x 32 mm
2.4 最大采樣頻率:10-20次每秒(單通道激活);1次每3-5秒(96通道同步激活)
2.5 電源:5VDC,USB供電
2.6 內置溫度傳感器:0-50°C,分辨率0.012°C,精度±0.5°C
2.7 內置壓強傳感器:300-1100mbar,分辨率0.11mbar,精度±6mbar
2.8 氧氣測量范圍:0-50% O2或0-44 mg/L
2.9 檢測極限:0.1% O2或0.05 mg/L
2.10 氧氣測量精度:±0.1% O2@1% O2或±0.05 mg/L@0.44 mg/L
2.11氧氣測量分辨率:0.01% O2@1% O2或0.005 mg/L@0.44 mg/L
2.12 響應時間<30s
2.13 可選氧氣傳感器類型:薄膜貼(標配)或者納米顆粒
2.14 薄膜貼直徑約為1-1.5毫米,固定在孔底中心,無光學隔離
2.15 配套采集軟件:新一代用戶友好的多功能采集軟件,可在同一個窗口管理多達3臺設備
2.16 配套分析軟件:提供耗氧率計算和漂移補償等數據處理和分析功能
2.17 微孔板:圓底(270 μL)或平底(350 μL)孔的透明聚苯乙烯多孔板,支持預消毒(EtO環氧乙烷)處理
應用案例
●浮游植物細胞光合放氧和呼吸作用測定
不列顛哥倫比亞大學的研究人員使用200mL的高通量呼吸系統測量了浮游植物細胞光下的放氧量及黑暗條件下的氧氣消耗量,用以計算其質量歸一化代謝率(氧通量/總細胞體積)和光合作用的活化能。實驗中使用了透明的PCR膜密封呼吸室,在3小時內每隔15秒測量一次氧氣濃度。
Tetraselmis tetrahele質量歸一化代謝率隨溫度的變化
●魚類胚胎呼吸代謝測量
美國加利福尼亞大學的研究人員采用高通量呼吸測量技術,對發育的南極魚代謝活動進行了測量和分析。
左圖:成年深海龍魚保護著一次產的胚胎;中圖:深海龍魚胚胎處于開放的呼吸室;右圖:呼吸測量(氧氣飽和度VS時間)
●珊瑚幼蟲耗氧率測定
美國海洋和大氣管理和研究局的(NOAA)的研究人員使用200微升的高通量呼吸系統測量了兩個物種的加勒比礁珊瑚幼蟲的耗氧率,以研究多種因子(如溫度、硝酸鹽富集)對幼蟲的活動的影響。
礁珊瑚幼蟲耗氧率測量
●不同生命周期階段果蠅耗氧率測定
丹麥奧胡斯大學的研究人員使用80微升的高通量呼吸系統測量分別測量了果蠅的卵、幼蟲、蛹、成蟲的耗氧率,證明該系統能夠作為一個易于使用、高通量的呼吸測量工具,用于確定陸地昆蟲不同生命周期階段的耗氧率。
果蠅卵、幼蟲、蛹、成蟲的耗氧率測定
左圖:果蠅卵、幼蟲、蛹耗氧率的比較;右圖:果蠅成蟲耗氧率(麻醉處理VS對照)
●苜蓿切葉蜂耗氧率測量
美國北達科他州立大學和美國農業部的研究團隊使用940微升的高通量呼吸系統測量了苜蓿切葉蜂(Megachile rotundata)的代謝率并研究了溫度對其影響。研究人員還對比了高通量呼吸系統和傳統呼吸測量法,發現兩者的測量結果無顯著差異,但前者能大大節約數據采集的時間。
左圖:950微升24孔板中的子脾和蜂蛹;右圖:高通量呼吸系統和傳統呼吸測量法的結果比較
苜蓿切葉蜂耗氧率(V?O2)隨溫度的變化曲線
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