Monochromator vs Filter-Based Plate Reader: Which is Better?

형광 측정을 위해 microplate reader를 구매할 하고자 할 때 가장 일반적인 질문은 monochromator-based reader와 filter-

based reader 중 어떤 것을 선택해야 할까입니다. 이번에 이 두 가지 유형의 plate reader가 어떻게 작동하는지와 여러분

의 필요에 가장 적합한 plate reader를 결정하기 위한 요소들에 대해 소개하도록 하겠습니다.

Monochromator-based plate reader는 어떻게 작동하나요?

Monochromator는 광원을 사용하며, 빛을 분할하여 샘플의 특정 파장에 초점을 맞추는 방식으로 작동합니다. Excitation 동안 빛 은 좁은 슬릿을 통과하고, 여러 개의 거울과 회절격자에 의해 직접 전달되며, 이후 샘플에 도달하기 전에 두 번째 좁은 슬릿을 통과합니다. 이것은 fluorophore를 excitation 시키기 위해 원하는 파장을 선택해야 합니다. Fluorophore가 excitation 되면, 더 긴 파장 의 다른 빛을 방출합니다. 이 emission 빛은 또 다른 여러 개의 거울, 회절격자, 슬릿에 의해 포착되어 방출을 원하는 파장으로 제한한 다음, 신호 판독을 위해 detector로 들어갑니다.

Filter-based plate reader는 어떻게 작동하나요?

Filter-based plate reader는 광학 필더를 사용하여 특정 파장의 빛만 동과할 수 있도록 합니다. 먼저, excitation 파장을 결정하는 excitation filter를 통해 광원이 필터링 됩니다. 그런 다음 fluorophore는 emission filter를 통해 선택된 서로 다른 파장의 빛으로 방출되며, 방출된 형광(fluorescence)은 신호 판독을 위해 detector로 들어갑니다.

Plate reader 선택 시 고려 사항

Convenience

Monochromator-based reader는 광범위한 파장을 측정할 수 있습니다. 모든 파장을 바로 사용할 수 있어 파장 선택에 큰 유연성 을 제공합니다. Filter-based reader에는 각 파장에 대한 특수 필터가 필요합니다. 그러나, 필터는 특정 assay를 사용 시 최대 성능 을 얻을 수 있도록 맞춤화할 수 있습니다.

Spectral Scanning

Monochromator-based reader는 전체 스펙트럼을 스캔하여 샘플을 특성 분석을 할 수 있으나 filter-based reader로는 불가능합 니다. Excitation과 emission 스펙트럼이 알려지지 않은 새로운 형광 화합물을 개발하는 드문 경우 monochromator-based reader를 사용해야 합니다.

Sensitivity

높은 감도가 필요하면, filter-based reader를 사용해야 합니다. Monochromator-based reader는 샘플에 아주 작게 분할된 빛만 전달하기 때문에 일반적으로 덜 민감합니다. Monochromator에서 파장을 선택하면 광원에서 나오는 대부분의 빛이 소실되어, fluorophore의 excitation이 상당히 약해집니다. Emission된 빛이 여러 개의 거울, 회절격자, 슬릿을 통과하면서 빛의 강도는 더 감 소합니다. 초기 광원이 깜박일 때부터 빛의 특정 파장이 최종적으로 detector에 도달할 때까지 에너지 소실이 복합적으로 발생하며 이는 감도 감소와 상관 관계를 가집니다. 예를 들어, excitation 과정 중 빛 에너지가 10배 감소하고 emission 과정에서 또다시 10 배가 소실된 경우, assay 감도의 총 소실은 100배가 됩니다! 이는 중요한 결과를 놓질 수 있다는 것을 의미합니다. 이와 반대로, filter-based reader는 샘플에 빛을 전달하는 데 있어 보다 효율적이므로 감도가 높아집니다.

Cost

Filter-based reader는 일반적으로 monochromator-based reader보다 더 적은 비용이 듭니다. 이는 부분적으로 필터 휠이(filter wheels) monochromator보다 덜 비싸기 때문입니다. Monochromator 장비는 파장 선택과 연관된 보다 많은 구성요소를 가지므로 기계적으로 더 복잡합니다. 또한, filter-based reader의 광원은 빛의 손실이 최소화되므로 강력할 필요가 없습니다.

발광(luminescence) 측정

Filter-based reader의 효율적인 빛 전송을 통해 높은 강도의 발광 신호를 검출할 수 있지만 monochromator-based reader로는 이를 할 수 없습니다. 형광 이외에 발광 측정을 계획하는 경우 (예: cell viability, protein protein interaction 또는 유전자 발현 분 석) filter-based reader가 최선의 선택이 될 수 있습니다.

파장 스위치

두 개의 서로 다른 형광 파장 또는 형광과 발광 신호를 측정하는 다중 assay와 같은 일부 assay는 매우 짧은 시간에 여러 파장을 측정 해야 합니다. Filter-based reader는 필터 휠로 두 개의 파장을 순식간에 전환할 수 있으므로 이러한 assay에 잘 작동합니다. Monohromator는 파장 전환에 더 많은 시간이 필요하며, 따라서 이와 같은 종류의 assay에 사용할 수 없습니다.

그렇다면...무엇이 더 나을까요?

Mornochromator-based system은 파장 선택에 있어 최고의 유연성을 제공합니다. 그러나, 단점은 낮은 강도와 높은 비용입니다. 또한, filter-based plate reader는 광학 검출기에 모든 원하는 파장에 대해 맞춤화된 필터 세트를 사용하여 원하는 excitation 및 emission 파장 선택에 있어 유연성을 제공합니다. 일반적으로, filter-based reader는 검출의 민감도가 더 높으며 발광 assay나 다 중 assay를 더 낮은 비용으로 사용할 수 있습니다. 이러한 이유로, 스펙트럼 스캔을 수행해야 하는 경우가 아니라면 filter-based reader를 선택하는 것이 더 선호됩니다.

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이 블로그 게시물은 프로메가 Sr. Product Manager인 Michael Bjerke와의 협업으로 작성하였습니다.