一切從圖像質(zhì)量出發(fā)
------ 談化學(xué)發(fā)光蛋白印跡成像和定量分析系統(tǒng)的選擇

化學(xué)發(fā)光蛋白印記成像和定量分析系統(tǒng)是凝膠成像分析系統(tǒng)的延伸，它的設(shè)計(jì)原理是基于數(shù)字化成像，在特殊設(shè)計(jì)的集成化暗室環(huán)境下，通過調(diào)整鏡頭參數(shù)，對目的物進(jìn)行拍攝。實(shí)際上化學(xué)發(fā)光法蛋白印記成像（Western blotting）通常用來明確目的蛋白質(zhì)是否存在，換句話講，就是化學(xué)發(fā)光法能夠很好地回答 “有沒有表達(dá)這種蛋白質(zhì)?”。因?yàn)槿搜凼菬o法有效地分辨出這些信號的，因此我們需要有一種方法，能夠提供很高的圖像分辨率和很高的靈敏度。以往大家普遍采用的方法是壓片子，認(rèn)為膠片能夠提供給我們相當(dāng)高分辨率和高靈敏度。但是膠片帶來的高成本和無法實(shí)時看到效果，也給我們代理了一些困惑。基于此，上個世紀(jì)末開始有頂級的凝膠成像廠家研究用攝像頭拍攝蛋白印記，但是基于當(dāng)時的科技水平，效果與膠片總是有那么一點(diǎn)點(diǎn)差距。就在人們對這項(xiàng)技術(shù)幾乎絕望的時候，ALPHA的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)如果采用頂級的航天攝像頭和特殊的鏡頭技術(shù)，完全可以超過與替代膠片。

我們知道，一般的化學(xué)發(fā)光信號是比較微弱的，人眼基本上是看不到的。在數(shù)字化的時代，我們采用的CCD攝像頭，具備累計(jì)曝光的能力，也就是說，CCD攝像頭具備持續(xù)曝光的能力，能夠長時間的進(jìn)行持續(xù)拍攝，并根據(jù)其自身的特性，能夠有效地把微弱信號進(jìn)行捕捉與還原。但是就不同種類的CCD來講，之間的差別也是大相徑庭的。簡單講，CCD攝像頭就是利用其核心元器件—光和耦合器件（CCD）捕捉光信號，把該信號通過一系列的轉(zhuǎn)換，在計(jì)算機(jī)上形成圖像。按照技術(shù)模式其種類分為模擬與數(shù)字，目前一般低檔次的凝膠成像均采用比較便宜的模擬攝像頭，分辨率在30萬像素左右，拍攝下來的圖片基本一放大就會出現(xiàn)明顯的馬賽克。數(shù)字化攝像頭的優(yōu)點(diǎn)是信號損失小，無需經(jīng)過更多的模數(shù)轉(zhuǎn)換，但是采用不同技術(shù)的數(shù)字?jǐn)z像頭差別也是很大的。就其核心CCD成像芯片來講，不同級別的芯片，從性能到價格都相差很遠(yuǎn)。比如300萬像素的ICX252與140萬像素的ICX285芯片，一般人都會認(rèn)為分辨率高的攝像頭比較好，其實(shí)不然，采用ICX285芯片的攝像頭無論從線性度還是靈敏度等性能來講都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過ICX252芯片的攝像頭。還有一個重要的參數(shù)就是CCD芯片的尺寸，一般來講有常見的有1/3，1/2，2/3英寸等規(guī)格，尺寸越大成像面積越大，同時感光元件的尺寸越大，所獲得圖像的細(xì)節(jié)也就越豐富。隨著感光面積的增大，每一個感光點(diǎn)的面都可以排列得更加舒緩，在傳輸中可以保證更為清晰的畫面細(xì)節(jié)，最終得到的結(jié)果是圖像噪點(diǎn)與紫邊現(xiàn)象大為減少，畫面質(zhì)量與靈敏度全面提升，更大的感光面積使得單位點(diǎn)上的圖像顆粒更為細(xì)膩，整體的層次也更為豐富。

與普通數(shù)碼照相機(jī)一樣，我們還需要鏡頭來幫助成像，成像質(zhì)量很大一部分也取決于鏡頭。鏡頭結(jié)構(gòu)可以理解為鏡頭的構(gòu)造，它主要是由鏡片構(gòu)成的。一個鏡頭往往是由多塊鏡片構(gòu)成，然后鏡頭又會根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行分組，無論采取幾組幾片的設(shè)計(jì)構(gòu)造方式，鏡頭都要把被攝對象盡可能清晰、準(zhǔn)確地還原。除了鏡片數(shù)目，鏡頭的材質(zhì)也是一個重要技術(shù)指標(biāo)。一般廠家采用的都是工業(yè)CCTV鏡頭，攝像頭的最大適用尺寸為2/3英寸，一般采用8-48變焦鏡頭的攝像頭尺寸都在1/2英寸以下，而2/3英寸攝像頭則采用12.5-75變焦鏡頭。如果鏡頭尺寸比攝像頭CCD靶面尺寸大時，將使圖像視野比鏡頭視野小，即不能很好地利用鏡頭的視野；如果鏡頭尺寸比攝像頭CCD靶面尺寸小時，將發(fā)生“隧道效應(yīng)”，即圖像有圓形的黑框，像在隧道里拍的一樣。

就化學(xué)發(fā)光蛋白印記成像和定量分析系統(tǒng)而言，首先我們要考慮的就是采用什么攝像頭，采用什么鏡頭的問題。就攝像頭而言，拋開其他參數(shù)，我們先要考慮的問題是采用什么型號的CCD芯片、多大尺寸。就ALPHA而言，全線產(chǎn)品采用的都是專業(yè)的天文用攝像頭， 采用KAI-4022芯片，尺寸均在1英寸以上，全16位數(shù)字輸出，絕對量子效率可以達(dá)到86%，靈敏度極高，需要說明的是該系列攝像頭也同樣應(yīng)用于美國NASA的外太空宇宙研究領(lǐng)域。基于超大尺寸的攝像頭，一般的工業(yè)鏡頭根本無法滿足其成像要求，ALPHA特別采用了專業(yè)單反鏡頭，應(yīng)用于全線產(chǎn)品。采用全段焦距恒定大光圈，全幅面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，基本由12組15片組成，全鏡采用SML超多層鍍膜鏡片，內(nèi)置一枚極低色散ELD片，2片SLD，3片ASP鏡片，配備超大鏡頭口徑，不漏過任何一個光子，影像還原真實(shí)、細(xì)節(jié)表現(xiàn)力強(qiáng)、成像明銳清晰。

高端的攝像頭匹配上專業(yè)鏡頭，是化學(xué)發(fā)光蛋白印記成像和定量分析系統(tǒng)的一個創(chuàng)舉，使得捕捉微弱信號的能力大大增強(qiáng)。科學(xué)家們驚奇的發(fā)現(xiàn)，利用攝像頭成像已經(jīng)超過了膠片，真的可以拋棄膠片了，擁抱數(shù)字化學(xué)發(fā)光蛋白印記成像和定量分析系統(tǒng)的時代終于來到了。