Ứng dụng máy NanoDrop trong kỹ thuật đo quang phổ UV-Vis

Nồng độ và chất lượng là hai yếu tố then chốt để đảm bảo độ chính xác của các kết quả trong phương pháp phân tích sinh học phân tử. Trong đó, kỹ thuật đo quang phổ UV-Vis đã và đang được sử dụng rộng rãi để định lượng mẫu acid nucleic nhờ vào tính năng ưu việt và dễ sử dụng.

Trong nghiên cứu sinh học phân tử, chất lượng mẫu quyết định sự phù hợp của sản phẩm tách chiết acid nucleic và protein cho các ứng dụng như tạo dòng, giải trình tự thế hệ mới (NGS), hoặc PCR. Định lượng chính xác với độ nhạy tốt là yếu tố quan trọng đối với NGS, vì ước tính nồng độ không chính xác có thể ảnh hưởng đến chất lượng dữ liệu. Độ tinh sạch của mẫu cũng rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác trong việc tính toán lượng DNA hoặc RNA.

Bài viết này sẽ trình bày ngắn gọn về các chức năng và ứng dụng của kỹ thuật cũng như giới thiệu về dòng sản phẩm dẫn đầu thị trường trong lĩnh vực này- NanoDrop của hãng Thermo Scientific, nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về phương pháp phân tích này cho người đọc.

Máy quang phổ là gì ? NanoDrop là gì?

Máy quang phổ hoạt động dựa trên nguyên lý rằng các phân tử trong một mẫu sẽ hấp thụ hoặc phát ra ánh sáng ở các bước sóng nhất định khi chúng bị kích thích hoặc chuyển mức năng lượng. Khi một chùm ánh sáng trắng (chứa tất cả các bước sóng) chiếu qua mẫu, chỉ những bước sóng tương ứng với năng lượng chuyển mức của các phân tử trong mẫu mới bị hấp thụ. Phần ánh sáng không bị hấp thụ sẽ truyền qua mẫu và được phát hiện bởi một đầu dò trong máy quang phổ.

Phổ ánh sáng thu được từ máy quang phổ có thể cung cấp thông tin về thành phần hóa học, cấu trúc, và nồng độ của các chất trong mẫu. Đây là một công cụ quan trọng trong việc nghiên cứu và phân tích các mẫu trong nhiều lĩnh vực khoa học .

Máy quang phổ NanoDrop là một thiết bị phòng thí nghiệm thông dụng có thể đo nồng độ DNA, RNA và protein trong một giọt 2 µL trên giá đỡ.

Nguyên lý cơ bản của Đo Quang Phổ UV-Vis

Phổ UV-Vis (Ultra Violet-Visible) là một trong những loại phổ quang học phổ biến nhất, được sử dụng để nghiên cứu các mẫu hấp thụ ánh sáng trong dải bước sóng từ tia tử ngoại (UV) đến ánh sáng nhìn thấy (Vis), tức là khoảng từ 200 đến 800 nanomet (nm).

Quang phổ là phân quang học để phân chia ánh sáng theo màu sắc 

Quang phổ UV/VIS đã trở thành là một kỹ thuật phổ biến trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử để đo nồng độ và kiểm tra độ tinh sạch của các mẫu acid nucleic như DNA và RNA.

Nguyên Lý Hấp Thụ Ánh Sáng

Khi một chùm ánh sáng chiếu qua một dung dịch chứa các phân tử như DNA hoặc RNA, các phân tử này sẽ hấp thụ một phần năng lượng của ánh sáng. Mức độ hấp thụ phụ thuộc vào bản chất của phân tử, nồng độ của nó trong dung dịch, và bước sóng của ánh sáng.

• Acid nucleic (DNA và RNA) có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh nhất ở bước sóng 260nm nhờ vào các liên kết đôi trong các bazơ nitơ (adenine, guanine, cytosine, thymine trong DNA và uracil trong RNA).
• Protein, với các liên kết chứa amino acid có vòng thơm như tryptophan và tyrosine, hấp thụ mạnh nhất ở bước sóng 280 nm.
• Các tạp chất hữu cơ khác (như phenol, muối) có thể hấp thụ ánh sáng ở bước sóng 230nm.
  

Nguyên lý hấp thụ ánh sáng

Luật Beer-Lambert

Nguyên lý hoạt động của máy đo quang phổ UV-Vis tuân theo Luật Beer-Lambert, một mối quan hệ giữa nồng độ của một chất trong dung dịch và độ hấp thụ ánh sáng của nó:
A = ε × c × l
Trong đó:

• A là độ hấp thụ ánh sáng (absorbance) tại một bước sóng cụ thể.
• ε là hệ số hấp thụ phân tử của chất ở bước sóng đó (một hằng số đặc trưng cho từng loại phân tử).
• c là nồng độ của chất trong dung dịch.
• l là chiều dài đường truyền ánh sáng qua dung dịch (thường được cố định ở 1cm trong các máy đo tiêu chuẩn).
• Theo luật này, độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ của chất tan trong đó. Bằng cách đo độ hấp thụ tại các bước sóng đặc trưng (như 260 nm cho DNA/RNA), ta có thể tính toán nồng độ của acid nucleic trong mẫu (1).

Bên cạnh đó, phương pháp này có thể đơn giản hóa quá trình phân tích bằng cách tự động tính toán nồng độ axit nucleic cùng với việc đo độ tinh khiết của mẫu.

Tỷ số độ hấp thụ được sử dụng để phân tích DNA, RNA và protein

Như đã đề cập trước đó, để kiểm tra độ tinh sạch của mẫu, các nhà nghiên cứu thường xem xét tỷ lệ hấp thụ ánh sáng tại các bước sóng khác nhau (2):

Khi tỷ số độ hấp thụ vượt quá tiêu chuẩn tinh sạch, tạp chất có thể làm thay đổi cấu hình quang phổ, dịch chuyển các đỉnh và đáy như thể hiện trong hình (2).

Phổ quang thay đổi do các chất tạp nhiễm: phổ của DNA đã được tinh sạch mà không có tạp chất (A, màu đỏ) và của cùng một mẫu bị nhiễm guanidine (B, màu xanh lá) và phenol (C, màu nâu)

NanoDrop – Định lượng và định tính DNA, RNA, protein nhanh chóng và chính xác

Thiết bị đo quang phổ NanoDrop được cung cấp bởi Thermo Scientific – thương hiệu hàng đầu trong lĩnh vực thiết bị khoa học – có khả năng định lượng và định tính DNA, RNA và protein. Một trong những ưu điểm vượt trội của NanoDrop là việc sử dụng một lượng mẫu cực nhỏ (1–2 µL) cho việc định lượng và định tính mà không cần đến cuvet hay ống mao dẫn. Chỉ cần nhỏ một giọt mẫu lên bề mặt cảm biến, kéo cánh tay của thiết bị xuống, và kết quả sẽ hiện ra ngay lập tức. NanoDrop còn tự động tính toán tỷ lệ A260/A280, A260/A230 và đưa ra thông tin về các tạp chất trong mẫu để giúp người nghiên cứu nhanh chóng đánh giá chất lượng mẫu và đưa ra các hướng xử lý tinh sạch (2).

Quy trình đo lường DNA, RNA, protein nhanh, đơn giản và dễ dàng thông qua máy NanoDrop

Thermo Scientific cung cấp 4 dòng thiết bị NanoDrop bao gồm NanoDrop One/OneC, NanoDrop Lite Plus và NanoDrop Eight để linh hoạt đáp ứng với nhu cầu của hầu hết các phòng thí nghiệm. Từ dòng sản phẩm chủ lực cơ bản NanoDrop One hay NanoDrop OneC được dùng để định lượng, kiểm tra độ tinh sạch  đến NanoDrop Eight, thiết bị xử lý thông lượng cao giúp phân tích tám mẫu cùng lúc, hay NanoDrop Lite Plus – giải pháp cơ bản nhưng hiệu quả cho việc định lượng và đo độ tinh sạch. Với sự đa dạng này, Thermo Scientific mang đến cho các phòng thí nghiệm lựa chọn hoàn hảo, phù hợp với nhiều nhu cầu ứng dụng khác nhau (1).

NanoDrop không chỉ đơn giản, nhanh chóng mà còn cực kỳ đáng tin cậy, đã được các nhà khoa học tin dùng trong hàng nghìn phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Với hơn 55,000 trích dẫn khoa học, Thermo Scientific NanoDrop đã khẳng định vị thế không thể thay thế của mình trong việc tối ưu hóa nghiên cứu và đẩy nhanh quá trình khoa học.

Máy NonoDrop – giải pháp hiệu quả

NanoDrop là giải pháp dẫn đầu trong lĩnh vực máy đo quang phổ UV-Vis, nổi bật với độ nhạy, độ chính xác tốt và khoảng đo rộng, trở thành công cụ không thể thiếu cho các nhà khoa học. NanoDrop không chỉ xác định nồng độ mà còn đảm bảo độ tinh sạch của mẫu DNA/RNA/Protein, từ đó nâng cao độ chính xác và độ tin cậy cho các thí nghiệm tiếp theo.

Tham khảo

1. Thermo Fisher Scientific. (2022). Easy choices for RNA and DNA quantification. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/BID/brochures/rna-and-dna-quantification-brochure.pdf
2. Thermo Fisher Scientific. (n.d). NanoDrop Spectrophotometer resources.https://www.thermofisher.com/vn/en/home/industrial/spectroscopy-elemental-isotope-analysis/molecular-spectroscopy/uv-vis-spectrophotometry/instruments/nanodrop/resources.html