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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化與應用研究
上海儀器網 / 2025-11-27

 

一、方案背景與意義

生物樣本前處理是臨床檢測、分子生物學及微生物學實驗的關鍵環節，其效率與均勻性直接決定后續檢測結果的準確性與重復性。微孔板作為高通量實驗的核心載體，其內容物的充分混合依賴于高效、穩定的振蕩設備。其林貝爾微孔板快速振蕩器QB-9001具備振蕩頻率可調、振幅穩定、運行噪音低等特點，可適配96孔、384孔等多種規格微孔板，廣泛應用于酶標反應、核酸提取、抗原抗體結合等實驗場景。
本方案針對不同生物樣本前處理需求，優化QB-9001的振蕩參數（頻率、時間），系統評估其在樣本混合均勻性、反應效率提升等方面的效能，為科研及臨床實驗室提供標準化的應用參考，解決傳統手動振蕩效率低、重復性差的問題。

二、方案核心目標

  1. 建立QB-9001在酶聯免疫吸附試驗（ELISA）、核酸提取及微生物菌液培養中的標準化操作流程；
  2. 探究振蕩頻率、振蕩時間對樣本混合效果、反應動力學及檢測靈敏度的影響，篩選各場景最優參數；
  3. 量化評估QB-9001的運行穩定性、高效性及重復性，驗證其在高通量實驗中的應用價值。

三、實驗材料與儀器

3.1 實驗材料

  • 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）、大腸桿菌標準菌株（ATCC 25922，濃度1×10³ CFU/mL）、小鼠肝臟組織勻漿樣本（用于總RNA提取）；
  • 試劑耗材：ELISA試劑盒（HBsAg檢測，北京萬泰生物）、TRIzol試劑（Invitrogen）、逆轉錄試劑盒（TaKaRa）、熒光定量PCR試劑盒（ABI）、LB培養基、96孔酶標板、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 實驗儀器

  • 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，適配微孔板規格：96孔/384孔，定時范圍：0-999 min）；
  • 輔助儀器：酶標儀（Bio-Tek ELx808）、熒光定量PCR儀（ABI 7500）、紫外分光光度計（Thermo NanoDrop 2000）、菌落計數器（上海儀電YXJ-2）、移液器（Eppendorf Research Plus）、恒溫培養箱（上海博迅SPX-250B-Z）。

四、方案詳情與實驗設計

4.1 QB-9001在ELISA實驗中的應用方案

4.1.1 實驗分組與參數設置

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個平行孔，設置空白對照與陰性對照。以QB-9001為核心，設置振蕩頻率（200 rpm、500 rpm、800 rpm、1200 rpm）和振蕩時間（5 min、10 min、15 min、20 min）雙因素實驗，另設手動振蕩組（每孔用移液器吹打10次）作為對照。后續加酶標二抗、底物反應后，終止反應并檢測。

4.1.2 檢測指標

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

4.2 QB-9001在核酸提取中的應用方案

4.2.1 實驗分組與參數設置

取小鼠肝臟組織勻漿樣本（50 mg/份），加入TRIzol試劑1 mL，按試劑盒流程進行裂解。將裂解液轉移至96孔深孔板，加入氯仿200 μL，設置QB-9001振蕩參數：頻率500 rpm、800 rpm、1000 rpm、1500 rpm，振蕩時間3 min、5 min、8 min，每組3個平行樣，對照組為渦旋振蕩（30 s）。后續離心取上清、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

通過紫外分光光度計檢測RNA純度（A260/A280比值，1.8-2.0為合格）和濃度（ng/μL）；采用逆轉錄-熒光定量PCR檢測β-actin基因表達量（Ct值），評估RNA完整性及擴增效率（以Ct值變異系數表示重復性）。

4.3 QB-9001在微生物菌液培養中的應用方案

4.3.1 實驗分組與參數設置

將大腸桿菌標準菌株（1×10³ CFU/mL）接種至LB培養基，每孔100 μL加入96孔深孔板，設置QB-9001振蕩頻率：300 rpm、600 rpm、900 rpm、1200 rpm，振蕩時間（培養時間）4 h、6 h、8 h、10 h，每組3個平行孔，對照組為靜態培養。培養溫度均為37℃。

4.3.2 檢測指標

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

五、實驗結果與數據分析

5.1 QB-9001在ELISA實驗中的效能結果

5.1.1 振蕩參數對檢測重復性的影響

當振蕩頻率為500 rpm、振蕩時間10 min時，各濃度HBsAg樣本OD值的變異系數最小（CV≤3.5%），顯著低于手動振蕩組（CV=8.2%）。頻率過低（200 rpm）或過高（1200 rpm）均導致CV升高：200 rpm時樣本混合不充分，CV=7.8%；1200 rpm時微孔板內液體飛濺，CV=6.9%（表1）。
振蕩參數（頻率/時間）
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
手動振蕩
8.9
7.8
7.9
8.2

5.1.2 檢測靈敏度與反應效率結果

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

5.2 QB-9001在核酸提取中的效能結果

5.2.1 RNA純度與濃度結果

振蕩頻率800 rpm、振蕩時間5 min時，提取的總RNA純度最優（A260/A280=1.92），濃度達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，裂解不充分，RNA濃度低于120 ng/μL；頻率高于1000 rpm時，RNA易降解，A260/A280比值降至1.75以下（表2）。
振蕩參數（頻率/時間）
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擴增效率結果

800 rpm/5 min組的β-actin基因Ct值最小（22.3），且CV僅為2.1%，表明RNA完整性好、擴增效率高，進一步驗證該參數下提取的RNA質量最優。

5.3 QB-9001在微生物培養中的效能結果

5.3.1 振蕩參數對細菌增殖的影響

振蕩頻率900 rpm、培養時間8 h時，大腸桿菌濃度達1.2×10? CFU/mL，OD600值為1.85，顯著高于靜態培養組（濃度3.5×10? CFU/mL，OD600=0.32）。頻率低于300 rpm時，溶氧不足，細菌增殖緩慢，8 h濃度僅為5.2×10? CFU/mL；頻率1200 rpm時，菌液產生大量泡沫，影響增殖，濃度為8.5×10? CFU/mL（表3）。
振蕩參數（頻率/培養時間）
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?
靜態培養/8 h
3.5×10?
0.32
4.3×10?

5.3.2 生長曲線分析

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

5.4 QB-9001核心性能驗證

實驗過程中，QB-9001在1500 rpm高頻率下運行噪音≤55 dB，遠低于行業標準（≤70 dB）；連續運行8 h后，振蕩頻率波動幅度≤±2 rpm，振幅偏差≤0.1 mm，穩定性優異。其微孔板固定裝置可有效防止液體飛濺，適配性強，96孔與384孔板切換無需額外配件。

六、方案優化建議與應用拓展

6.1 各場景最優參數總結

  • ELISA實驗：振蕩頻率500 rpm，振蕩時間10 min，適用于各類抗原抗體結合反應；
  • 總RNA提取（組織樣本）：振蕩頻率800 rpm，振蕩時間5 min，可兼顧裂解效率與RNA完整性；
  • 微生物菌液培養（需氧菌）：振蕩頻率900 rpm，根據菌株調整培養時間（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，振蕩時間15 min，避免樣本損耗。

6.2 應用拓展方向

結合QB-9001的性能特點，可拓展至：① 細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 環境水樣中微生物的富集培養。

七、結論

其林貝爾微孔板快速振蕩器QB-9001通過穩定的振蕩性能與靈活的參數調控，可顯著提升生物樣本前處理的效率與質量。在ELISA實驗中，500 rpm/10 min參數組合實現了高重復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；在微生物培養中，900 rpm振蕩顯著促進需氧菌增殖。其低噪音、高穩定性及廣泛的適配性，使其成為高通量實驗室的理想設備，為生物實驗的標準化、高效化提供了有力支撐，具有重要的科研與臨床應用價值。

 

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