比利時(shí)Trinean公司的 DropSense96是一臺(tái)多通道分光光度計(jì)（spectrophotometer），可快速、精確地對(duì)微升級(jí)液滴進(jìn)行全波段UV/VIS（紫外光/可見(jiàn)光）光譜分析，樣品范圍包括DNA/RNA，蛋白質(zhì)和小分子化合物。DropSense96包含plate reader的所有特性，但使用的是特殊的可檢測(cè)1-3µL樣本的DropPlates。
圖1. DropSense96微量小分子檢測(cè)儀
關(guān)鍵特性：
（1）液滴樣本體積：＜3µL；
（2）4+1光學(xué)通路，可同時(shí)檢測(cè)4個(gè)樣本；
（3）可進(jìn)行全波段的UV/VIS（紫外光/可見(jiàn)光：220-750nm）光譜分析；
（4）可在有污染物存在的條件下對(duì)生物分子（如DNA/RNA）進(jìn)行定量檢測(cè)；
（5）檢測(cè)迅速：測(cè)量一個(gè)樣品耗時(shí)3s，一個(gè)96孔板耗時(shí)＜5min；
（6）寬廣的動(dòng)態(tài)范圍：無(wú)需額外的稀釋步驟（從5到5000ng/µL雙鏈DNA，無(wú)需稀釋）；
（7）寬廣的線性范圍：0.1-100OD（10mm path equivalent）；
（8）測(cè)量時(shí)每50ms進(jìn)行一次光譜分析，得到高準(zhǔn)確度和高質(zhì)量數(shù)據(jù)；
（9）使用靈活：可手動(dòng)操作，也可與移液器機(jī)械臂整合，進(jìn)行高通量實(shí)驗(yàn)；
（10）易于進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)輸入和結(jié)果輸出（可與LIMS實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)相兼容）。
DropSense96超微量光譜儀的技術(shù)背景
樣本的質(zhì)量控制（sample QC）是很多基因組學(xué)應(yīng)用的瓶頸。目前的定量方法有其局限性，如其吸收是非特異的，但也有優(yōu)勢(shì)，如益于操作，在一定程度上也能提供關(guān)于樣本質(zhì)量的信息（如吸收比率）。熒光檢測(cè)雖然特異性強(qiáng)，但價(jià)格昂貴、耗時(shí)，并且也無(wú)法提供更多的關(guān)于內(nèi)容物的信息。
DropSense96的UV/VIS光譜測(cè)量法是一種光學(xué)技術(shù)，用來(lái)測(cè)量樣品的吸收特性和熒光特性，能提供樣品中的物質(zhì)濃度等信息。當(dāng)測(cè)量全光譜時(shí)，能運(yùn)用更多的先進(jìn)的分析技術(shù)，如對(duì)一個(gè)樣本中的不同標(biāo)記物質(zhì)進(jìn)行多元感應(yīng)。
Trinean開(kāi)發(fā)了專利的緊湊的多通道分光光度計(jì)DropSense96，能將簡(jiǎn)化的光學(xué)元件設(shè)計(jì)和重要的在通量、靈敏度和穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)。
DropSense96能同時(shí)檢測(cè)多個(gè)樣本的UV/VIS（紫外/可見(jiàn)光）全光譜。它能測(cè)量樣本的吸收特性，并提供樣本中物質(zhì)的濃度水平的信息，如核酸、蛋白質(zhì)或化學(xué)物的吸收值和濃度（µg/µl和pmol/µl）。
DropSense96可以用一個(gè)直接的方法實(shí)行差異化測(cè)量，可彌補(bǔ)漂移、溫度等二次效應(yīng)（secondary effects），得到更高的準(zhǔn)確度。
圖2. 獨(dú)特的光學(xué)分光光度計(jì)設(shè)計(jì)（已獲專利）將圓筒形透鏡和整合的光學(xué)元素、高分辨率光柵和超靈敏光電二級(jí)管陣列結(jié)合起來(lái)。
DropSense 96超微量光譜儀的軟件設(shè)計(jì)
可用3種軟件方法計(jì)算生物分子濃度、操作儀器：
（一）DropQuant TM 軟件：
可對(duì)基于A260nm吸收的DNA、RNA和基于A280nm吸收的蛋白質(zhì)進(jìn)行定量檢測(cè)，得到傳統(tǒng)的樣本濃度和經(jīng)典的A260/A280、A260/A230比值。
此軟件易于操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的建立、微孔板的布局和輸入/輸出數(shù)據(jù)有廣泛的選擇性。
特點(diǎn)：
（1）多用戶水平；
（2）快速定義實(shí)驗(yàn)；
（3）點(diǎn)擊即可輸入樣本信息（.xls, .txt, .csv）；
（4）實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)；
（5）可全覽吸收曲線；
（6）快速輸出或定制報(bào)告選項(xiàng)（.xls, .pdf, .txt, .csv）；
（7）與LIMS實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)相兼容；
（8）與cDropTM軟件直接相連。
具體軟件使用方法：
（1）定義芯片和微孔板的布局，包括空白孔、樣本孔、重復(fù)孔和/或稀釋孔。手動(dòng)輸入保存后的微孔板布局。點(diǎn)擊“Start Test”即可開(kāi)始測(cè)量。
（2）測(cè)量后能立刻顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果以96孔的形式顯示，或以列或單個(gè)孔的形式顯示。用顏色跟蹤測(cè)量時(shí)遇到的問(wèn)題（如孔中沒(méi)有樣本，則用紅色空格顯示）。
（3）單孔顯示時(shí)，允許在一個(gè)窗口中將曲線和濃度進(jìn)行重疊，全覽時(shí)可觀察到更多的細(xì)節(jié)信息。
（4）多輸出選項(xiàng)可快速輸出到Excel中，可得到全部自定義的報(bào)告（xls，txt，pdf，print等）。可與LIMS實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)相兼容。
（二）cDrop TM 軟件：
cDrop TM 分析軟件是一種新型的分析工具，是作為DropQuant軟件的補(bǔ)充而設(shè)計(jì)的。它使用基于專利的內(nèi)容物分析方法，可對(duì)復(fù)雜樣本中的生物分子（DNA、RNA、蛋白質(zhì)、寡糖（Oligo）、PCR產(chǎn)物）進(jìn)行特異性定量檢測(cè)。對(duì)比那些用于HPLC，IR-或NIR分析的傳統(tǒng)的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，它利用先進(jìn)的數(shù)學(xué)算法（專利正在申請(qǐng)中）排列復(fù)雜性。它通過(guò)定義樣本中核酸和污染物（如蛋白質(zhì)、鹽類和苯酚）對(duì)光譜吸收值的貢獻(xiàn)，來(lái)提取準(zhǔn)確的定量信息。結(jié)果，測(cè)量光譜被分解成不同樣本成份的光譜，從而對(duì)目標(biāo)生物分子進(jìn)行特異性定量，并評(píng)估樣本的質(zhì)量。這一突破性方法可得到高度特異和準(zhǔn)確的定量結(jié)果。
cDrop TM軟件是對(duì)提取樣本進(jìn)行質(zhì)量控制，或在進(jìn)行更先進(jìn)、更昂貴的分子測(cè)試前對(duì)提取過(guò)程本身進(jìn)行評(píng)估的理想工具。
cDrop TM 軟件可放大UV/VIS光譜曲線：
（1）UV/VIS測(cè)量窗口：
cDrop TM 軟件可顯示所有的UV/VIS光譜數(shù)據(jù)，并從吸收結(jié)果中計(jì)算出A260的DNA/RNA濃度或A280的蛋白質(zhì)濃度。
（2）內(nèi)容物分析窗口：
cDrop TM 軟件基于樣本來(lái)源、樣本類型（DNA、RNA、PCR產(chǎn)物…）、提取物或采用的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)選擇檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)方案。在此方案中，包含UV/VIS參比光譜表（reference spectra）。
（3）內(nèi)容物分析窗口：
將參比光譜加入測(cè)量光譜，可對(duì)目標(biāo)成份進(jìn)行特異性定量，并估算樣本中的污染物的濃度。
（4）內(nèi)容物統(tǒng)計(jì)窗口：
可顯示所有樣本的內(nèi)容物分析概況。所有可能增加吸收光譜值的檢測(cè)成份都在圖表中列出，包括混濁度檢測(cè)（turbidity check），使用戶能對(duì)微孔板上樣本的質(zhì)量有一個(gè)清楚的整體認(rèn)識(shí)。
圖3. cDrop軟件在DNA定量檢測(cè)中使用的示意圖。 下方的圖表表示在對(duì)從大量血樣中提取的DNA進(jìn)行定量時(shí)，將cDrop方法和2個(gè)傳統(tǒng)方法（A260和Picogreen）進(jìn)行對(duì)比分析。
圖4. cDrop軟件在RNA定量檢測(cè)中使用的示意圖。下方的圖表表示對(duì)從Hek293細(xì)胞中分離的2個(gè)RNA進(jìn)行cDrop內(nèi)容物分析，顯示胍鹽污染物的濃度有很大的不同。RIN值顯示為插入值。
cDrop TM 分析軟件的關(guān)鍵應(yīng)用：
（1）特異性的DNA、RNA定量；
（2）DNA、RNA的提取優(yōu)化；
（3）PCR、qPCR之前的標(biāo)準(zhǔn)化；
（4）生物樣本存儲(chǔ)的質(zhì)量控制；
（5）測(cè)序前樣本的質(zhì)量控制；
（6）RNAse或Dnase的效率；
（7）PCR擴(kuò)增子的特異性定量。
cDrop TM 分析軟件的特征：
（1）污染物分析；
（2）混濁度分析；
（3）統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
（三）DropControlTM（API）軟件
DropSense96可作為獨(dú)立的多色分光光度計(jì)使用，或可被整合入全自動(dòng)的環(huán)境中。Trinean DropSense96被設(shè)計(jì)成可與移液器機(jī)械臂相整合：
物理整合：
（1）DropPlate被設(shè)計(jì)成可用移液器機(jī)械臂進(jìn)行自動(dòng)分配樣本（尺寸與SBS標(biāo)準(zhǔn)相兼容，并且微流體曲折部件（the microfluidic meander）的樣本自我填充技術(shù)使充滿后的DropPlate有更長(zhǎng)的存儲(chǔ)時(shí)間）；
（2）儀器的一次性耗材（the disposable）和進(jìn)/出板架（in/out tray）的機(jī)械設(shè)計(jì)與移液器機(jī)械臂的抓手相兼容。
（3）儀器具有能標(biāo)示儀器在工作臺(tái)面上的位置的機(jī)械特征。
軟件整合（API）：
（1）Trinean提供一個(gè)“應(yīng)用程序界面（application programming interface，API）”進(jìn)行第三方程序與DropQuant軟件或腳本（script）的交流和溝通。
（2）在遠(yuǎn)程模式中（典型的，當(dāng)DropSense96儀器在一個(gè)全自動(dòng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，與移液器機(jī)械臂進(jìn)行整合時(shí)），腳本與DropQuant軟件相溝通，并控制測(cè)量過(guò)程。一旦此腳本運(yùn)行，就無(wú)需進(jìn)行進(jìn)一步的用戶互動(dòng)（舉例而言：無(wú)需點(diǎn)擊“start button”來(lái)裝載新的一次性耗材：作為替代，腳本會(huì)傳送指令到DropQuant軟件上進(jìn)行板架的打開(kāi)和關(guān)閉）。
DropSense 96超微量光譜儀的技術(shù)參數(shù)
（一）產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)：
（1）類型：4通道多色分析儀+1個(gè)參比通道；
（2）光學(xué)原理：紫外/可見(jiàn)光范圍的超靈敏度二極管陣列光譜儀；
（3）光學(xué)元件組合：Catadioptric Czerny-Turner (專利號(hào)：US 7,864,317 B2)；
（4）光源：6W氙氣閃光燈，壽命109 flashes；
（5）波長(zhǎng)范圍：220-750nm；
（6）波長(zhǎng)分辨率：＜3nm；
（7）波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：0.5nm；
（8）波長(zhǎng)重復(fù)性：0.1nm；
（9）光譜范圍：0.0005 – 2.0 OD；
（10）吸收精密度：0.003 OD；
（11）全波長(zhǎng)獲?。?0/s；
（12）AD轉(zhuǎn)換：16bit。
（二）兼容微孔板類型：
（1）DropPlates 16S，16D：多達(dá)6個(gè)，使用鋁框；
（2）DropPlates 96S，96D：SBS形式，無(wú)需支架；
（3）商用的96-孔UV/VIS（紫外光/可見(jiàn)光）兼容微孔板。
（三）其他技術(shù)參數(shù)：
（1）系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間：包括系統(tǒng)自檢，耗時(shí)＜2min；
（2）操作系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)控制（Windows系統(tǒng)）；
（3）軟件兼容性：DropQuantTM和cDropTM（所有版本）；
（4）連接：USB；
（5）電源：110-240V，50/60Hz（操作電壓：24VDC）；
（6）尺寸：34×45×35cm（W×D×H）；
（7）重量：30kg；
（8）遵守協(xié)議：CE（未來(lái)為CSA）。
目前，此新型生物分子定量檢測(cè)平臺(tái)包括以下4個(gè)組成：
（1）DropSense96，專利的多色分光光度計(jì)；
（2）DropPlatesTM，微流體16孔芯片（microfluidic 16-well chips）和96孔微孔板（96-well plates）；
（3）DropQuantTM軟件，用戶友好型的軟件可以建立并運(yùn)行吸收光譜測(cè)量；
（4）cDropTM分析軟件，具有突破性的算法，可對(duì)樣本在UV/VIS光譜范圍內(nèi)進(jìn)行特異性的定量（專利正在申請(qǐng)中）。
