簡介
科學的實驗結果會受到很多因素的影響。因此，為了獲得可靠且重現性高的結果，必須設定并提供穩定的實驗條件，包括溫度等環境因素。眾所周知，根據范特霍夫方程的描述，化學反應速率的改變高度依賴溫度的變化。然而，世界各地實驗室內的溫度會因當地氣候、季節、甚至是在同一天的不同時間都存在很大差別（圖1）。
多功能酶標儀是終點和動力學檢測的常用工具，但酶標儀檢測室內的溫度不一定與室溫相同。由于儀器內部的電子設備發熱，可能會導致檢測室內的溫度高于環境溫度4°C，特別是長時間運行的酶標儀。
迄今為止，唯一可行的是使用溫度控制模塊來加熱多功能酶標儀，而不是將溫度設定成室溫或更低溫度。這一做法可能會導致溫度敏感性實驗（如酶學分析）出現問題，隨著時間的推移，實驗結果的重現性會受到很大影響。此外，在檢測過程中即使短短幾分鐘的溫度上升也會降低實驗的精確度。
作為Tecan首款擁有Te-Cool 制冷模塊的Spark多功能酶標儀，能夠很好地解決這一問題。這套溫控系統可以冷卻檢測室，用戶可將溫度設定在18-42°C之間，從而確保無論何時何地都能獲得穩定的實驗條件。
材料與方法
在酶學實驗中，螢光信號強度隨溫度發生改變
通過螢光素酶實驗來評估酶的溫度依賴性。將超純的ADP添加到含有螢光素酶的反應緩沖液中。將20μl反應混合物加樣到384孔板的邊緣和中心孔中（見圖2微孔板布局），剩余的孔加水。
微孔板在常溫（22°C）下放置至少10分鐘以上，在多功能酶標儀中測定不同溫度（18、22°C（室溫）、26°C和30°C）下的發光信號，并進行長達10分鐘的終點和動力學檢測（表1）。
酶學穩定性取決于溫度的變化
酶分析實驗的另一個關鍵點是酶活穩定性。為了驗證升溫會降低酶的穩定性，我們進行了一次連續的螢光素酶測定，對純化的海腎螢光素酶和螢火蟲螢光素酶進行了檢測。將螢光素酶加樣到96孔板中。微孔板放置在Spark酶標儀上，設置不同的溫度（18°C、22°C（室溫）、26°C和30°C），在加入100 μl相應底物后，連續10秒檢測每種螢光素酶發出的信號（表2）。
結果
在酶學實驗中，生物發光信號強度隨溫度發生改變
酶促反應中的轉化率通常取決于溫度的改變，溫度升高反應速率會增加。在一個典型的發光激酶試驗中，我們在檢測不同溫度下螢光素酶活性的變化中，發現了這一現象（圖3）。溫度每升高1°C，發光信號增強約10%。
在動力學測定中，當酶標儀平衡至室溫時，室溫下的微孔板中的發光信號是恒定的（圖4A）。與初始值相比，當酶標儀內的溫度升高，微孔板會被加熱，從而產生更高的發光信號。在僅6分鐘的檢測時間內（該時間內可完成384孔板的檢測），在高于室溫4°C時發光信號增加了34%；在高于室溫8°C時增加了78%；酶標儀在室溫條件下操作，信號強度降低了2%。此外，在較高的溫度下檢測，結果的變異系數（CV值）顯著增加（圖4B）。
圖 4：動力學檢測中隨時間變化的生物發光信號。在6分鐘的測量時間內，由于孔內液體被加熱，生物發光信號增加（A）。信號變化增大，測量結果的CV增大（B）。
酶學穩定性取決于溫度的變化
實驗溫度的變化并非像我們預想的那樣會影響酶的活性。一些酶在不同溫度下的轉化率可能會改變，而另一些酶的穩定性則會降低。針對螢火蟲和海腎螢光素酶進行連續檢測生物發光實驗，將酶標儀置于不同的實驗溫度下，這一實驗結果證實了該推論。該實驗方法需要相對較長的檢測時間，導致每個孔的檢測時間約為30秒，整個96孔板大約需要45分鐘。圖5顯示螢火蟲螢光素酶的生物發光信號隨著時間的推移而減少，這是由于蛋白質在高溫下，尤其是在30°C下具有不穩定性（A）。相比之下，海腎螢光素酶沒有受Spark酶標儀內溫度的影響（B）。比較多個微孔板孔的CV值，溫度對酶活性的影響變得很明顯（圖6）。
結論
本文的實驗數據證實，溫度通常是化學反應的一個重要參數，尤其是針對酶分析實驗。本次研究使用三種不同的酶，作為酶活性潛在依賴于溫度的樣例。三種酶中有兩種由于受到溫度變化的強烈影響，導致活性改變或穩定性降低。因此，為了獲得最佳的數據質量，實驗過程中控制溫度參數至關重要。
Spark多功能酶標儀的Te-Cool溫度控制模塊不僅可以加熱酶標儀，而且可以制冷，甚至可以低于室溫。該功能不僅可以滿足實驗所需的精確檢測條件，還可以通過增強檢測結果的可重現性和準確性來提高實驗質量。無論何時何地，這個獨特的制冷模塊都可以幫助用戶獲得最優的實驗結果。
參考文獻
1) Atkins, Peter; De Paula, Julio (10 March 2006).Physical Chemistry (8th ed.). W.H. Freeman and Company. p. 212. ISBN 0-7167-8759-8
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