Grundlegende Informationen zu Luminescence Plate Readern

Ein Luminescence Microplate Reader (Kurz: Luminescence Plate Reader, Luminescence Reader), auch Luminometer genannt, ist ein Gerät, das in der Lage ist, die von chemischen, biochemischen oder enzymatischen Reaktionen emittierten Lichtphotonen zu erfassen und zu quantifizieren. Die Luminescencedetektion ist keine absolute Messung. Die Intensität eines Lichtsignals wird daher in der Regel relativ zu anderen Messungen oder Referenzmessungen bestimmt. Entsprechend quantifizieren Luminometer das von einer Probe emittierte Lichtsignal in relativen Lichteinheiten (relative light units, RLU).

 

 Ein Luminometer, welches in der Lage ist, Proben in einer Mikroplatte zu messen, wird üblicherweise als Luminescence Plate Reader bezeichnet.

 

 Luminescence Plate Reader werden für verschiedenste Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt, z. B. in der akademischen Life Science Forschung, bei der Erforschung und dem Screening von Medikamenten, in klinischen Labors, in der synthetischen Biologie und bei der Überwachung der Lebensmittel- oder Wasserqualität.

 

 

Was ist ein Luminescence Plate Reader?

 

Verglichen mit Fluorescence Plate Readern handelt es sich bei Luminescence Plate Readern optisch gesehen um eher einfache Geräte. Durch die Natur des Luminescence-Signals benötigen Luminescence Plate Reader weder eine Lichtquelle zu Anregung noch eine Optik zur Auswahl der Anregungswellenlänge. Sie benötigen lediglich eine abgeschlossene Kammer zur Aufnahme des Signals, ein optisches System, um das Lichtsignal von der Probe zum Detektor zu transportieren und einen Detektor (Photomultiplier Tube, PMT). Je nachdem kann ein optisches System zur Auswahl der Luminescence-(Emissions-)Wellenlängen zu Einsatz kommen.

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Luminescence Plate Reader sind als eigenständige, zweckgebundene Reader (Luminometer) oder als Teil von Multi-Mode Microplate Readern erhältlich.

 

 

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Was gilt es bei der Auswahl eines Luminescence Plate Readers zu beachten?

Da die Leistung des Gerätes einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der wissenschaftlichen Daten haben kann, gibt es bei der Auswahl eines neuen Luminescence Plate Readers einige Faktoren zu beachten.

 


Sensitivität

Luminescence entsteht typischerweise durch eine biochemische oder chemische Reaktion und benötigt kein Anregungslicht. Daher bietet sie im Allgemeinen eine höhere Sensitivität im Vergleich zur Messung von Absorption oder Fluoreszenz. Da keine Anregung stattfindet, die Lichtstreuung oder Autofluoreszenz, ausgehend  von der Probe oder der Mikroplatte, verursachen könnte, ergibt sich verglichen mit der Fluoreszenzintensität eine deutliche Reduktion von unspezifischen Hintergrund- oder Rauschsignalen. 


Unabhängig davon liefern Luminescence Plate Reader mit einer höheren Sensitivität statistisch hochwertigere Daten mit einer geringeren Variabilität zwischen den Replikaten und einem größeren Delta (Unterschied) zwischen den positiven und negativen Proben. Darüber hinaus ermöglicht die bessere Sensitivität die Reduktion der eingesetzen Proben- und Reagenzien bei gleichbleibend hoher Datenqualität und somit eine Reduktion des Kostenaufwands. 

 


Dynamischer Bereich

Luminescence-Reaktionen basieren in der Regel auf der Zugabe eines Substrats, welches eine enzymatische Reaktion startet. Sobald die Reaktion gestartet und eine entsprechende Substratmenge verstoffwechselt wurde, ist die Reaktion erschöpft. Sofern keine neuen Proben oder Reagenzien zugeführt werden, kann die Reaktion nicht erneut ausgelöst werden. Folglich ist es zwingend erforderlich, das Signal aller zu messenden Proben auf einmal mit einem Luminescence Plate Reader zu erfassen, um eine Wiederholung des Assays und den unnötigen Verbrauch zusätzlicher Reagenzien zu vermeiden. 


Bei Proben, deren Konzentration sich über einen weiten Bereich erstrecken kann es schwierig sein, alle Signalintensitäten mit nur einer Einstellung zu erfassen. Sehr helle Proben können zur Sättigung des Luminescence-Detektors im Microplate Reader führen. Proben mit geringer Intensität lassen sich gegebenenfalls nicht mehr von den Blanks unterscheiden. 

 

Ein Luminescence Plate Reader mit einem großen Dynamikbereich ermöglicht es auch Proben von sehr unterschiedlicher Intensität in einem Durchgang zu erfassen. Dadurch lassen sich mehrfache Durchgänge zur Ermittlung des richtigen Verhältnisses von Probenverdünnung und Gain Einstellung umgehen und die damit einhergehende Verschwendung von Zeit und Ressourcen vermeiden. Die Funktion "Enhanced Dynamic Range" des CLARIOstar Plus bietet den größtmöglichen Dynamikbereich auf dem Markt (über acht  Konzentrationsdekaden) und ermöglicht die automatische Messung sehr intensiver und sehr schwacher Signale in derselben Messung - ohne vorherige Einstellung.

 


Auswahl der Wellenlängen

In Luminescence Plate Readern, ist die Auswahl von Wellenlängen nicht zwingend erforderlich. Dies trifft insbesondere bei der Detektion von einfachen Luminescence Assays zu. Je nach Anwendung, ist die Option zur Auswahl mehrerer Emissionswellen sehr vorteilhaft. Dies gilt speziell bei Luminescence Assays mit mehreren Signalen verschiedener Wellenlänge oder bei der Entwicklung neuer Assays.  Darüber hinaus hilft sie, diese Assays durch die Reduktion von Hintergrundrauschen zu optimieren. Zur Selektion der Wellenlängen können Filter oder Monochromatoren eingesetzt werden. 
Durch die Möglichkeit zur gleichzeitigen Detektion in zwei Emissionskanälen ergeben sich für Luminescence Plate Reader zusätzliche Vorteile bei der Durchführung von BRET- und nanoBRET-Assays. Die gleichzeitige Signalaufnahme halbiert die Messzeit und reduziert zudem die Datenvariabilität. Die gleichzeitige Detektion von zwei Emissionswellenlängen (Simultabeous Dual-Emissions-Detektion (SDE) ist für den POLARstar Omega und den PHERAstar FSX verfügbar.

 


Kompatible Mikroplattenformate

Klassische Luminescence Assays werden in der  Life Science Forschung üblicherweise in 96-Well Mikroplatten analysiert. Der Umstieg auf 384- oder 1536-Well Platten ermöglicht eine deutliche Zeitersparnis bei hohem Probenumfang und auch eine Kostenreduktion beim Einsatz teurer Reagenzien. Vorweg sollte aber auf jeden Fall sicher gestellt werden, dass der Luminescence Plate Reader Ihrer Wahl auch in der Lage ist, in dem von Ihnen gewünschten Mikroplattenformat zu lesen. Bei der Verwendung von Mikroplatten mit hoher Well- Dichte, sollte das Risiko zum Crosstalk zwischen den Wells besonders berücksichtigt werden.

 


Flash- oder Glow- Reaktionen

Bei der Auswahl eines Luminescence Plate Readers spielt der gewünschte Assaytyp eine wesentliche Rolle. Luminescence Reader können anhand ihrer Kinetik in Flash- und Glow-Reaktionen eingeteilt werden. Flash-Luminescence beschreibt eine kurzlebige Reaktion, die ein sehr intensives Signal für eine sehr kurze Zeitspanne (klassisch über wenige Sekunden) freisetzt. Glow-Luminescence resultiert hingegen in einem eher langlebigen Signal über mehrere Minuten. Allerdings ist die Signalintensität bei der Glow-Luminescence gegenüber der Flash-Luminescence deutlich geringer.

 

Glow-Reaktionen können von jedem Luminescence Plate Reader detektiert werden. Flash-Assays erfordern hingegen den Einsatz von Reagenzinjektoren.  Bei der manuellen Zugabe von Reagenzien in die Wells besteht das Risiko, den Zeitpunkt mit der maximalen Signalintensität zu verpassen, da das kurzlebige Signal bereits vor der Detektion abgeflacht sein könnte. Unsere mit Injektoren ausgestatteten Luminescence Plate Reader, erlauben die gleichzeitige Injektion und Signaldetektion bevor die Messung im nächsten Well fortgesetzt wird.

 

Auch für Dual Luciferase Reporter (DLR) Assays sind Injektoren von Vorteil. Hier wird in einer Probe nacheinander die Aktivität von zwei Luziferasen mit einem Luminescence Plate Reader gemessen. Die Signalintensität gibt dabei Auskunft über die Transkription eines Zielgens und einer Transfektionskontrolle. Beide Auswertungen können mit Luminescence Plate Readern und Reagenzinjektoren innerhalb von etwa 4 Sekunden durchgeführt werden.

 

 

Crosstalk

Wenn bei einer Messung neben dem eigentlichen Ziel-Well zusätzlich Licht von benachbarten Wells aufgenommen wird, spricht man von einer unspezfischen Signalübertragung (Crosstalk). Dadurch kann es zu einer Verfälschung der tatsächlichen Ergebnisse kommen. Unspezifische Lichtsignale von benachbarten Wells können den Detektor entweder ausgehend von der Oberseite der Wells oder durch die Kunstoffwand der Mikroplatten erreichen.

 

High-End Luminescence Plate Reader, wie der CLARIOstar Plus und der PHERAstar FSX können diesen Fehler kompensieren, indem sie das von den benachbarten Wells stammende Licht physisch blockieren. Darüber hinaus berechnen spezielle Algorithmen die Menge des durch die Kunststoffwand transmittierten Lichts und ziehen es von den eigentlichen Proben ab.

Unsere Luminescence Plate Reader

Luminescence lässt sich auf BMG LABTECHs zweckgebundenem Luminescence Plate Reader, dem LUMIstar® Omega, sowie auf Multi-Mode Microplate Readern wie dem PHERAstar® FSX, CLARIOstar® Plus, FLUOstar® und POLARstar® Omega detektieren.

 

Alle unserer Luminescence Plate Reader sind für die Durchführung von Dual-Luciferase-Reporter-Assays zertifiziert, verwenden ein rauscharmes PMT (Photomultiplier Tube) und können mit hochpräzisen Reagenzinjektoren ausgestattet werden.

 

 

Welche Assays lassen sich mit einem Luminsescence Plate Reader detektieren?

 

Ob als Single- oder als Multi-Mode Gerät, Luminescence Plate Reader können eine breite Palette von Assays abdecken. Dazu zählen unter anderem enzymatische Reaktionen, Dual-Luciferase-Reporter (DLR)-Assays, lumineszierende Kalzium-Flux-Assays und chemilumineszierende ELISAs.

 

Auch für die Analyse von Zellviabilitäts-, Zytotoxizitäts- und Apoptose-Assays, sowie bei der Untersuchung von Signalwegen und dem Stoffwechsel sind Luminescence Plate Reader von Bedeutung. Des Weiteren lassen sich auch Mykoplasmen-Kontaminationen von Zellkulturen mittels Luminescence Assays nachweisen.


Luminescence plate readers are also useful for analysing cell viability, cytotoxicity and apoptosis assays, signalling pathways and metabolism. Mycoplasma contamination in cells can also be measured by luminescent assays.

 

Selbst Proximity- oder Protein-Protein-Interaktionstests können mit BRET- und NanoBRET-Tests gemessen werden.

 

Bei BRET (Biolumineszenz-Resonanzenergietransfer) handelt es sich um einen Dual-Reporter-Luminescence-Detektionsassay, der auf dem Resonanzenergietransfer zwischen einem biolumineszenten Donor und einem fluoreszierenden Akzeptor basiert. Da der Donor durch Biolumineszenz Photonen emittiert, ist hier im Gegensatz zu FRET-Assays keine externe Anregung nötig um den Energietransfer zu induzieren.

Beispiele für Luminescence-Messungen:

Im Folgenden finden Sie Beispiele zu Luminescence-Messungen, die mit Luminescence Plate Readern von BMG LABTECH durchgeführt wurden:

 

 

Hier finden Sie die vollständige Liste der Application Notes zum Thema Luminescence.

Warum Sie sich für einen Luminescence Plate Reader von BMG LABTECH entscheiden sollten

Wir sind der einzige Hersteller weltweit, der sich ausschließlich auf die Entwicklung und Herstellung von Microplate Readern spezialisiert hat und bieten die vielfältigste Auswahl an optischen Detektionssystemen mit hervorragender  Geschwindigkeit und Sensitivität. Unsere breite Produktpalette umfasst vier Multi-Mode Luminescence Plate Reader, die für jedes Budget und jeden Zweck eine Lösung bieten.

 

Kaufen Sie nur, was Sie tatsächlich benötigen.

Da unsere Microplate Reader modular aufgebaut sind, lassen sie sich mit verschiedenen Detektionsmodi ausstatten und decken so eine Vielzahl von Anwendungen ab. Zusätzliche Funktionen können jederzeit nachgerüstet werden. So halten Sie sich alle Optionen offen, auch wenn Sie die Möglichkeiten Ihres Microplate Readers nicht gleich von Anfang an im vollen Umfang nutzen wollen.

 

Umfassender Service und Support

Wir sind bestrebt, Ihnen den allerbesten Kundenservice zu bieten. Sollten Sie Unterstützung benötigen, sind wir nur einen Anruf oder eine E-Mail entfernt. Während der Geschäftszeiten können Sie direkt live mit einer Person sprechen, die Ihnen gerne weiterhilft. Unsere Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker sind immer für Sie da. Es besteht also kein Risiko, dass Sie in einem automatisierten Telefonsystems oder einer Warteschleife landen.

 

Software Paket für mehrere Nutzer

Alle unsere Geräte werden mit einem Softwarepaket geliefert, das von mehreren Benutzern verwendet und auf beliebig vielen Computern installiert werden kann, ohne dass zusätzliche Lizenzen erworben werden müssen. Software-Updates für unsere Microplate Reader sind innerhalb der ersten 12 Monate nach Kauf kostenlos.