溴化乙啶

溴化乙锭——美丽而危险 溴化乙锭（Ethidium bromide，EtBr）是一种经典的荧光染料，在分子生物学研究中有着广泛应用。其化学结构为三苯并咪唑，能够通过嵌入DNA或RNA 的碱基对之间进行非共价结合，从而显著增强荧光信号。这种染料最初作为兽医用药被发现，因其具有强效的诱变性和便捷的核酸染色能力，现已广泛应用于核酸检测、电泳分析及多种生物医学实验中。 一、 化学特性与结合机制 溴化乙锭是一种小分子染料，能够嵌入双链DNA和RNA的碱基对之间，显著增强其荧光强度。与双链 RNA 结合时，荧光强度可增强21倍；与双链DNA 结合时，荧光强度可增强25倍。虽然溴化乙锭在结合单链和三链DNA时亲和力较低，但其结合特性仍足以抑制DNA聚合酶的活性。这些特性使其成为研究 DNA复制、修复及转录的重要工具。 二、 溴化乙锭在科研中的应用 核酸检测 溴化乙锭在分子生物学实验中广泛用于核酸检测，特别是在琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶电泳中。通过在凝胶中加入溴化乙锭，研究人员可以在紫外光下观察到清晰的DNA或RNA条带，从而确定核酸的存在和大小。这种方法简便且高效，是实验室常规操作之一。 荧光定量分析 溴化乙锭的荧光特性使其在荧光定量分析中得到了广泛应用。例如，在定量 PCR和定量RT-PCR中，溴化乙锭通过测量荧光强度来定量分析DNA或RNA。溴化乙锭的高荧光增强效应显著提高了这些分析方法的灵敏度和准确性，广泛用于基因表达研究、病毒载量检测等领域。 细胞膜完整性评估 在细胞生物学研究中，溴化乙锭常用于评估细胞膜的完整性。由于溴化乙锭不能穿透完整的细胞膜，因此只有在细胞膜受损时才能进入细胞并与核酸结合发出荧光。这一特性使溴化乙锭成为检测细胞死亡和细胞膜损伤的有力工具，可用于药物筛选和细胞毒性评估。 线粒体 DNA 研究 溴化乙锭在线粒体DNA研究中也发挥着重要作用。线粒体DNA是研究细胞代谢、遗传疾病和衰老过程的重要对象。溴化乙锭能够有效地分离和分析线粒体DNA，为深入研究其功能提供了工具。例如，在研究线粒体DNA复制和突变时，溴化乙锭可用于追踪和定量分析线粒体DNA。 基因组编辑和转基因研究 在基因组编辑和转基因研究中，溴化乙锭也起到了重要作用。在使用 CRISPR-Cas9等基因编辑技术时，研究人员需要精确检测和定量目标基因的编辑效果。溴化乙锭染色结合荧光显微镜观察，可以帮助研究人员评估编辑效率和识别成功编辑的细胞。此外，在转基因生物的筛选过程中，溴化乙锭可用于检测转基因的插入和表达情况。 三、 光谱特性 溴化乙锭具有独特的光谱特性，其紫外/可见光吸收峰位于多个波长处，包括210 nm、285 nm、316 nm 和343 nm。当溶解在不同溶剂中时，这些吸收峰会发生变化。例如，在水中溶解时，吸收峰位于480 nm，而在甲醇中溶解时则位于520 nm。当与核酸结合时，溴化乙锭的吸收峰会发生红移（向更长波长移动）。 荧光特性 溴化乙锭的荧光特性在不同溶剂和环境中有所不同。在水溶液中，溴化乙锭的激发波长为526 nm，发射波长为605 nm。在磷酸盐缓冲盐水（PBS）中，其激发波长为360 nm，发射波长为590 nm。此外，在10 mM TBE 缓冲液（pH 8.0）中，其激发波长为525 nm，发射波长为600 nm。随着溶剂极性的降低，溴化乙锭的荧光产量增加，使其在各种生物实验中具有广泛应用。 四、 储存和处理 溴化乙锭应在避光、干燥的条件下储存，以确保其稳定性。在室温下储存时，溴化乙锭粉末可保持稳定至少两年。处理溴化乙锭时应采取适当的安全措施，因为它是一种已知的诱变剂和潜在的致癌物。废弃的溶液和材料应按照规定的生物危害废弃物处理程序进行处理。 五、 配制溶液 在室温下，溴化乙锭在水中以10 mg/mL 的浓度溶解，形成红色溶液。它在水中最多可溶解到20 mg/mL，在乙醇中可溶解到2 mg/mL。水或PBS中的储备溶液在避光条件下至少可稳定两年。 六、 电泳染色步骤 在电泳实验中，溴化乙锭通常以0.5mg/mL 的浓度添加到凝胶和电泳缓冲液中。电泳后，可以将凝胶浸入含有溴化乙锭的缓冲液或水中染色30-45分钟。在某些情况下，可以通过将染色后的凝胶浸泡在水或1 mM MgSO4中进行脱色，以减少背景荧光，从而提高DNA的检测灵敏度。 七、 安全注意事项 由于溴化乙锭具有诱变和致癌风险，处理时应佩戴防护手套和护目镜，并在通风良好的地方进行操作。所有含有溴化乙锭的废弃物应按生物危害废弃物处理，确保对环境和人体的安全。 溴化乙锭作为一种重要的分子生物学研究工具，其独特的荧光特性和广泛的应用领域使其在核酸检测和分析中发挥着关键作用。通过对其特性的深入了解和正确的使用方法，可以更好地应用溴化乙锭进行科学研究。

全球独有的技术---蓝光/绿光LED凝胶成像仪专利技术通过创新性地引入波长组合而不使用单一波长，从而产生470nm至520nm的蓝光/绿光光谱，这样能够激发470nm单一波长不能激发的染料，例如溴化乙锭等。并且可以通过染料的累积能量吸收来实现检测。最终实现所有DNA染料的信号强度可达到使用强紫外线仪的强度，但使用的光源却是更安全的。专利技术简介　　核酸的检测目前仍然主要是使用溴化乙锭这类核酸染色剂及紫外光照射。然而，紫外线对核酸的降解已有很多文献报道，因此可以认为它本身就是一种核酸破坏剂。此外，紫外线对使用者来说也具有危险性。因此总的来说，目前的这类核酸检测技术会由于DNA分子的破坏，而导致如测序、克隆等多种下游应用的效率大大降低。无害化的可见光已经被用于检测核酸，其主要局限性是只能激发绿色染料。以其开发的全新安全核酸染料MIDORIGreen而闻名的NIPPON Genetics EUROPE公司，针对目前的核酸检测技术开发了一种全新的核酸染料检测方法，它能够激发所有商用核酸染料。紫外灯的危害性DNA能够吸收紫外光谱中的光。其结果是形成嘧啶二聚体；单链DNA和双链DNA断裂，DNA与DNA发生链间交联和DNA与蛋白质发生交联。虽然生物体能够修复这些DNA损伤并承受上述后果，但琼脂糖凝胶中的DNA缺乏这些修复机制。此外，与整个生物体相比，凝胶中的DNA量要少得多。下面是对短期紫外线照射引起的DNA降解的研究结果：电泳后，凝胶暴露在紫外线下长达60秒。PCR产物随后被分离并克隆到一个对照载体中，之前用NdeI和HindIII进行双酶切，然后被克隆并转染到大肠杆菌DH5α(BL21)细胞中。结果如下:暴露在紫外线下的DNA受损严重，克隆效率明显降低。紫外照射60s后，DNA含量比空对照组要少得多。因此，我们确认了紫外线照射引起的DNA降解并且完全破坏DNA。一代技术---蓝色LED2009年，引入了蓝光发光二极管（LED）透射器。LED是能将电转化为光的半导体。其优点是有较为精确的波长，效率极高，平均寿命高达50000小时。它们发射出比紫外线波长更长的470nm波长的光。重复上述实验，并将DNA暴露在蓝色LED灯下相同时间：正如理论所预期的那样，暴露后每板CFU的数量没有任何显著变化。因此，防止DNA损伤大大提高了克隆效率。蓝色LED的问题尽管使用了更为安全的光源，但使用蓝色LED也有一个主要缺点。溴化乙锭是常见的DNA染色法，在蓝光激发下其结果往往比紫外要差很多。溴化乙锭与DNA结合的激发峰在480～525nm之间。如结果所示，溴化乙锭与DNA结合的信号非常微弱，几乎无法使用。绿色DNA染料，如MIDORIGreen染料，通过蓝色LED可以提供更好的信号。技术革新NIPPON Genetics EUROPE公司为解决这个问题提供了检测核酸染料的全新策略：通过创新性地引入波长组合而不使用单一波长，从而产生470nm至520nm的蓝光/绿光光谱，这样能够激发470nm单一波长不能激发的染料，例如溴化乙锭等。并且可以通过染料的累积能量吸收来实现检测。FastGene® 蓝/绿LED透射台（FG-08）产品正是基于这一原理发展而来：所有DNA染料的信号强度最终都有可能达到使用强紫外线透照仪的信号强度，但使用的光源却是更安全的。溴化乙锭和更安全的替代品通过这种独特的技术得到了一个更好的信号，并在下游应用中取得了更好的效果，并创造了一个更安全的实验室环境。NIPPON Genetics EUROPE公司使用这一技术而研发了独立成像系统和照明系统。“我只使用蓝/绿LED成像系统和MIDORIGreen Direct染料，它从来就没有让我失望过！”Jean Emly博士, Geneflow Ltd.公司创始人 , 英国• 混合LED波长可产生最 佳光谱，激发多种染料。• 无DNA/RNA降解• 溴化乙锭产生更强的信号• 也能激发荧光蛋白，如GFP、RFP等成像系统产品-1　----蓝/绿 LED GelPicBoxFastGene® 蓝/绿LED GelPicBox 将紧凑的占机身与蓝/绿LED技术的优势结合在一起。这可能是世界上小 巧的成像系统。FastGene® 蓝/绿LED GelPicBox配有蓝/绿和白色LED，用于记录核酸、蛋白质凝胶和膜。主要特点• 最小的成像系统• 2.7” LCD显示屏• 16 cm x 11.5 cm 观察区域• 蓝色/绿色 LED透射台• USB 2.0 接口FastGene® 蓝/绿LED GelPicBox 将紧凑的占机身与蓝/绿LED技术的优势结合在一起。这可能是世界上最 小的成像系统。FastGene® 蓝/绿LED GelPicBox配有蓝/绿和白色LED，用于记录核酸、蛋白质凝胶和膜。应用• 红色和绿色 DNA/RNA染料的检测• GFP, eGFP, YFP等荧光蛋白的检测• 蛋白质凝胶记录• 培养皿和膜记录• 琼脂糖凝胶中DNA的切取图像格式• Jpeg• TIFF• BMP照明---蓝色/绿色 LED透射台独 有的激发技术• 能够检测红色和绿色 DNA染料• 成像面积 16 cm x 11 cm• 超均匀透射• 每侧12个LED阵列---白色LED• 蛋白检测• 白色LED置于盖上---白色LED暗室灯• 膜和培养培养皿记录• 两个白色LED阵列照亮成像箱选配---CMOS传感器• 固定焦距• 9 M像素• 图像可以以TIFF、JPEG和BMP格式记录• 外接U盘成像系统产品-2　----FAS-DigiFastGene® FAS Digi是第 一 个采用蓝/绿LED成像技术的成像系统，并采用了模块化系统设计。它由FastGene® 蓝/绿 LED 透射台(FG-08) 和高端相机组成，拥有我们所有成像系统中超高的分辨率和令人难以置信的16M像素。摄像头支持Wi-Fi，可以使用智能设备进行控制。主要特点• 超 高分辨率 - 16 MPixel LiveMOS 传感器• 3” 可翻转触摸屏• 20 cm x 16 cm 蓝色/绿色 LED 透射台• 兼容白色LED透射台• 可由智能手机和平板电脑控制应用• 红色和绿色 DNA/RNA染料的检测• GFP, eGFP, YFP等荧光蛋白的检测• 蛋白质凝胶记录• 培养皿和膜记录• 琼脂糖凝胶中DNA的切取图像格式• Jpeg• RAW照明---蓝色/绿色 LED透射台独 有的激发技术• 能够检测红色和绿色的DNA染料• 成像面积20 cm x 16 cm• 超均匀透射• 每侧均有6个大型LED阵列选配---LiveMOS传感器• 24 mm - 64 mm 焦距(256 mm 数码变焦)• 16 MPixel• 触摸屏对焦• 图像可以用JPEG和RAW格式记录成像系统产品-3　----FAS-VFastGene® FAS-V是我们配置先进的成像系统。它是一个独立的成像系统，内置一台电脑和一个10.4英寸的触摸屏。它包含了我们迄今为止超 大的成像区域，用于DNA和蛋白质成像。它可选超灵敏的CCD传感器与高端的齐焦透镜，这种相结合的方式通常只有在高端的显微镜中才能看到。我们在这个易于使用的系统中将独特的激发技术与高端部件相结合以提供最 佳检测结果。主要特点• 超灵敏2MPixel CCD相机 (0.13 Lux)• 10.4” 触摸屏• 26 cm x 21 cm 蓝色/绿色 LED透射台• 26 cm x 21 cm 白色LED 透射台应用• DNA/RNA 染料的检测和记录• GFP, eGFP, YFP等荧光蛋白的检测• 蛋白质凝胶记录• 培养皿和膜记录• 第三方图像编辑图像格式• Jpeg• TIFF• BMP• PNG照明---蓝色/绿色 LED透射台独有的激发技术• 能检测红色和绿色DNA染料• 超大的26 cm x 21 cm 成像区域• 超均匀透射• 每侧12个大型LED阵列---白色LED透射台• 蛋白检测• 超大LED白光板 (26 cm x 21 cm)• 触摸屏直接控制---白色LED暗室灯• 膜及培养皿记录• 两个白色LED阵列照亮成像箱选配---CCD传感器• CCD传感器尺寸1/1.8“• 像素尺寸4.4 μm• 极弱信号（0.13Lux*）检测• 图像可以以 TIFF, JPEG, BMP 和PNG格式保存• 16 GB内部固态硬盘存储或外部USB存储• 曝光时间0.001秒至30秒• 日本制造*正常一天的清晰度在20000到100000Lux之间---超亮齐焦镜头- 无需对焦FastGene® FAS-V的镜头为齐焦镜头（放大或缩小时不必重新调整预先设置的焦距）• f/1.2大孔径• 无级调节光圈• 6倍变焦• 焦距12.5 mm 至75 mm*镜头光圈打开创新点：核酸的检测目前仍然主要是使用溴化乙锭这类核酸染色剂及紫外光照射。然而，紫外线对核酸的降解已有很多文献报道，因此可以认为它本身就是一种核酸破坏剂。此外，紫外线对使用者来说也具有危险性。因此总的来说，目前的这类核酸检测技术会由于DNA分子的破坏，而导致如测序、克隆等多种下游应用的效率大大降低。无害化的可见光已经被用于检测核酸，其主要局限性是只能激发绿色染料 第一代技术-蓝色LED 2009年，引入了蓝光发光二极管（LED）透射器。尽管使用了更为安全的光源，但使用蓝色LED也有一个主要缺点。溴化乙锭，最常见的DNA染色法，在蓝光激发下其结果往往比紫外要差很多。溴化乙锭与DNA结合的激发峰在480～525nm之间溴化乙锭与DNA结合的信号非常微弱，几乎无法使用。绿色DNA染料，如MIDORIGreen染料，通过蓝色LED可以提供更好的信号。 技术革新 NIPPON Genetics EUROPE公司为解决这个问题提供了检测核酸染料的全新策略：通过创新性地引入波长组合而不使用单一波长，从而产生470nm至520nm的蓝光/绿光光谱，这样能够激发470nm单一波长不能激发的染料，例如溴化乙锭等。并且可以通过染料的累积能量吸收来实现检测。 FastGene® 蓝/绿LED透射台（FG-08）产品正是基于这一原理发展而来：所有DNA染料的信号强度最终都有可能达到使用强紫外线透照仪的信号强度，但使用的光源却是更安全的。溴化乙锭和更安全的替代品通过这种独特的技术得到了一个更好的信号，并在下游应用中取得了更好的效果，并创造了一个更安全的实验室环境。 蓝绿LED凝胶成像系统

最近，美国密苏里大学发明了一种灵敏度更高的更为迅速的沙门氏菌检测方法，仅需5到12小时就可以完成测试。 　　目前，食品工业用于检测沙门氏菌的方法耗时较长，从检测到结果的公布需要5天的时间。因此，在结果被公布前，被污染的食品可能已经被出售，这对于近期美国WrightCountyEgg公司和HillandaleFarms公司召回5亿枚染沙门氏菌鸡蛋的事件来说，5天的时间太长。 　　然而，最近的美国密苏里大学发明了一种灵敏度更高的更为迅速的沙门氏菌检测方法，仅仅5到12小时就可以完成测试。 　　密苏里大学农业、食品、自然科学学院的AzlinMustapha和她的研究生LuxinWang在对实时PCR技术进行改进的基础上，发明了一种快速检测沙门氏菌的方法。 　　实时PCR技术被应用多年，用于检测食品中的病原微生物。Mustapha表示，传统的PCR检测方法可以对沙门氏菌等特定微生物DNA的单条基因片段进行放大，放大后，特定的DNA片段被成千上万倍的复制，运用可视技术按照细菌基因序列探测和识别复制后细菌的遗传物质可以更加容易。 　　然而，目前的PCR检测方法容易出现假阳性的结果，这造成了巨大的浪费和不必要的食品召回事件的发生。出现这种结果的原因是，PCR技术跟其它的DNA法一样，均不能将活的跟死的沙门氏菌区分开，因此这导致PCR技术提供了错误的结果。 　　Mustapha表示，活的沙门氏菌可以造成消费者死亡，假阳性结果可能导致大量不必要的食品召回事件。 　　为了克服以上PCR技术的弱点，避免假阳性结果的出现，Mustapha等人用单叠氮溴化乙锭染料结合PCR技术对试样进行了处理。单叠氮溴化乙锭进入死的沙门氏菌体内后与DNA分子进行结合，单叠氮溴化乙锭染料使得沙门氏菌细胞在染色后不能被溶解，因此通过PCR可视技术观察不到死的沙门氏菌细胞。 　　相反的是，染料不能穿透活细胞，这使得检测人员可以利用这种改进的PCR技术很容的区分活的跟死的沙门氏菌，从而避免假阳性结果的出现。 　　该研究的优点在于，在食品进入供应链之前，检测人员可以更加迅速的检测到沙门氏菌，因此避免了食品召回事件，保证了消费者的健康。Mustapha相信，这种12小时以内的沙门氏菌检测方法，可以让食品检测机构和食品公司在产品出厂前和上市后更加准确的检测出其中的沙门氏菌污染情况。 　　如果检测机构或公司想使用这种方法，首先需要购买一台PCR机器，然后对人员进行培训，Mustapha表示，改进的PCR技术与传统技术相比更加节省，因为它需要更少的劳动强度和更少的劳动时间，该技术具有速度快和灵敏度高的特点，这使得食品加工人员和消费者从中受益。