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酶标仪校准需用哪些校准板或标准品?

酶标仪(Microplate Reader)在现代生命科学、医学检验和药物研发中具有广泛应用,承担着对多孔板中样品进行吸光度、荧光、化学发光等多种模式下的光学检测任务。其检测结果直接影响实验数据的可信度、实验流程的可重复性以及科研结论的准确性。因此,确保酶标仪的长期稳定运行和结果的高度准确性,离不开系统的校准(calibration)过程。

校准是指使用已知性能的标准品或校准板,对酶标仪的读数系统、光学系统、机械系统等进行比对与调整的过程。不同检测模式(如吸光度、荧光、化学发光)使用不同类型的标准材料与校准方法,且对应的校准周期、操作流程也各不相同。

一、酶标仪校准的意义与分类

1.1 为什么需要校准?

酶标仪经过长期使用,其光源强度、探测器灵敏度、滤光片透光率、孔板定位精度等因素都会出现漂移。若不进行定期校准,易出现以下问题:

  • 吸光度偏差:读数偏高或偏低,影响浓度计算;

  • 荧光串扰:检测窗口中心偏移,导致信号交叉;

  • 光学信噪比下降:误差增大,实验重复性下降;

  • 标准曲线异常:实验数据失真;

  • 仪器比对失效:无法与其他实验室标准统一。

1.2 校准的常见类型

按照检测模式分类,酶标仪的校准主要包括以下几类:

  1. 吸光度校准(Absorbance Calibration)

  2. 荧光强度校准(Fluorescence Calibration)

  3. 化学发光校准(Luminescence Calibration)

  4. 光路对准与孔位定位校准(Alignment Calibration)

  5. 波长准确性校准(Wavelength Calibration)

  6. 光程补偿功能校准(Pathlength Calibration)


二、吸光度校准用校准板与标准品

2.1 吸光度校准的目的

  • 校验酶标仪在特定波长(如 450 nm, 620 nm, 630 nm)下是否能准确读取不同吸光度值;

  • 判断光源、滤光片、探测器是否衰退;

  • 为仪器提供吸光度对照标准曲线。

2.2 常用标准品与校准板

(1)NIST 溯源吸光度标准板(NIST Traceable Optical Density Plate)

  • 通常为96孔聚苯乙烯材质的透明板;

  • 每个孔含有光学密度已知的彩色物质(如铬酸盐、染料树脂);

  • 每个孔的吸光度值在固定波长下有精确标注;

  • 适用于波长 405 nm、450 nm、490 nm、620 nm、650 nm 等。

用途:快速评估吸光度准确性与线性范围,通常用于日常性能验证(PV)。

(2)液体比色标准液(Absorbance Standard Solutions)

  • 例如铬酸钾溶液(在 450 nm 有特征吸收峰);

  • 市售如 Thermo、Sigma、Merck 提供的校准液;

  • 实验者可自制已知浓度的核酸/蛋白标准曲线溶液。

用途:模拟真实实验条件下进行路径长补偿、溶液体积误差评估等。

(3)玻璃比色滤光片或参考吸光比色皿

  • 使用已知 OD 值的固态滤光片进行校验;

  • 通常用于紫外区(260 nm、280 nm)检测;

  • 可配合比色皿架适配酶标仪进行波长响应测定。


三、荧光检测校准用标准品与校准板

3.1 荧光校准的重要性

  • 检测激发光源(LED 或氙灯)强度是否足够;

  • 判断探测器(PMT)灵敏度有无下降;

  • 校验滤光片通带中心位置是否偏移;

  • 评估不同孔位荧光强度的均一性;

  • 检查内滤效应及信号漂移趋势。

3.2 常用荧光校准材料

(1)荧光标准板(Fluorescence Validation Plate)

  • 材质为黑色聚苯乙烯板,孔内涂覆标准荧光物质,如 Europium、Fluorescein、Rhodamine 等;

  • 每孔具有不同荧光强度;

  • 有效激发波长常见为 485 nm / 发射 528 nm;

  • 多用于校验灵敏度、动态范围和重复性。

(2)荧光染料标准液

  • 荧光素钠(Fluorescein Sodium Salt):典型绿色荧光,激发 485 nm / 发射 530 nm;

  • 罗丹明 B(Rhodamine B):红色荧光,激发 540 nm / 发射 625 nm;

  • 欧罗品螯合物(Europium Chelate):长寿命荧光,用于时间分辨荧光。

操作建议:使用标准液时应注意避免光照降解、pH变化或温度波动导致信号漂移。

(3)固态荧光标准棒或校准器

  • 如 Starna 或 Avantes 提供的固定发光棒;

  • 利用标准激发源打光并测量其反射荧光;

  • 适用于场外校准或仪器生产商原厂检测。


四、化学发光校准所需材料

4.1 发光系统稳定性需求

化学发光依赖化学反应释放光子,不同于荧光或吸光度具有明确的“静态标准”。因此,校准的重点在于:

  • 验证 PMT 检测器灵敏度;

  • 检查背景发光与暗电流;

  • 校验发光衰减曲线响应。

4.2 校准材料推荐

(1)Luminometer Reference Plate

  • 固态或液态标准板,含有标准发光材料;

  • 可重复发光,或采用一次性标准剂量设置;

  • 适用于 Chemiluminescence 检测稳定性验证。

(2)标准化发光液体试剂盒

  • 如 HRP-催化 Luminol 体系的校准液;

  • Thermo、PerkinElmer 提供专用的高稳定性发光试剂包;

  • 可用于拟合发光动力学曲线与最大峰值强度。

注意事项:需在黑暗中操作,避免环境光干扰;发光试剂要现配现用,防止预反应或衰减。


五、其他关键校准板类型与用途

5.1 空白校准板(Blank Plate)

  • 无液体、无反射材料的透明孔板;

  • 用于测定仪器暗电流、背景噪声;

  • 也可用于检测孔间光串扰;

  • 在校准程序中用于“零点校准”。

5.2 板位校准板(Well Alignment Plate)

  • 有固定反射点或标识的校准板;

  • 检测机械臂、读头对每个孔位置的精确定位;

  • 常用于光路扫瞄仪自动对焦与定位矫正。

5.3 路径长校准板(Pathlength Calibration Plate)

  • 用于确定酶标仪在不同体积下等效光程补偿系数;

  • 通常需配合含已知 OD 值的标准液使用;

  • 支持路径校正功能的酶标仪,如 SpectraMax 需搭配使用。


六、标准品使用方法与注意事项

6.1 标准板的使用步骤简述:

  1. 清洁仪器与校准板表面;

  2. 打开酶标仪软件,进入“校准模式”或“验证向导”;

  3. 将校准板放入托盘,注意方向标识一致;

  4. 按照仪器提示选择对应标准板类型与检测模式;

  5. 执行自动读取,记录各孔吸光度/荧光值/发光强度;

  6. 与出厂标注值比对,判断是否在容差范围内;

  7. 保存校准日志,作为性能记录文件归档。

6.2 使用注意事项

  • 温度控制:标准品需在室温恒定(20–25°C)下使用;

  • 光照保护:荧光标准液避免暴露强光;

  • 避免交叉污染:液体标准液操作需使用一次性吸头;

  • 校准周期:一般建议每季度或每月进行一次全功能校准;

  • 不可用于样品测定:校准标准品为稳定性材料,不能用于实验定量。


七、常见标准板品牌与供应商

品牌/制造商产品名称适用校准类型特点
Thermo FisherSkanIt Validation Plate吸光度、荧光与 Multiskan 系列兼容
BioTek (Agilent)Test Plate吸光度、光路校准可用于 Gen5 系列仪器
Molecular DevicesPathCheck Calibration Tools吸光度、路径补偿专用于 SpectraMax
StarnaSolid State Fluorescence Standard荧光校准高重复性固态荧光标准
CalibrantLuminometer Calibration Plate化学发光可多次使用、耐光性好
NISTSRM 930d吸光度溯源国际标准吸光度物质

八、校准与验证的关系及常见误区

8.1 校准与性能验证的区别

  • 校准(Calibration):使用标准物对仪器读数进行调整,改变仪器内部参数;

  • 验证(Verification):对比仪器读数与标准值,仅作性能评价,不做调整。

实验室日常使用中,建议将两者结合进行。例如每月执行一次完整校准,每周进行一次性能验证。

8.2 常见误区

  • 误以为软件校正等同校准:软件的“自动归一化”功能仅对数据做数学处理,并非真正意义上的校准;

  • 长期不校准:一些实验室因使用频率低而忽视校准,但即便低频使用,也可能因环境温湿度变化导致光学系统变化;

  • 只校准一种检测模式:使用多模式酶标仪时,需分别对吸光度、荧光、发光分别校准。


九、结语:校准是保障酶标仪准确性的关键环节

校准不仅是仪器使用规范的体现,更是保障实验数据可靠性、可重复性和对外可比性的核心步骤。针对酶标仪,吸光度、荧光、化学发光三大主流检测模式需配备各自合适的校准标准品和校准板,结合科学的操作流程和维护机制,方能实现仪器始终处于最佳性能状态。

随着数字化实验室和智能仪器的发展,未来酶标仪的校准将可能实现全自动化、可追溯化和标准化——如通过二维码识别标准板批次、自动记录校准历史、集成校准提醒功能等。研究人员与管理人员在使用酶标仪过程中,应积极建立并执行完善的校准制度,确保实验结果在“看得见”的光学精度基础上始终可靠、真实与科学。