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Leitores de microplacas multimodo são capazes de operar em dois ou mais modos de detecção. Normalmente, eles combinam um leitor de placa de absorbância, um leitor de placa de luminescência e um leitor de placa de fluorescência. Além disso, o seu alcance operacional pode ser aprimorado com modos de detecção mais avançados, como TRF, TR-FRET, fluorescência polarizada e AlphaScreen/AlphaLISA.

Um leitor de microplacas de absorbância detecta os fótons absorvidos por uma amostra presente em uma microplaca, quando exposta à luz em um comprimento de onda específico. Comparado a um espectrofotômetro que mede uma amostra de cada vez em uma cubeta, um leitor de microplacas de absorbância pode medir o mesmo ensaio com maior rendimento.

Um leitor de placa de fluorescência detecta a luz emitida por uma amostra fluorescente presente em uma microplaca mediante excitação com luz em um comprimento de onda específico. Os leitores de placas de fluorescência são usados para medir a intensidade de fluorescência e detecção de FRET, estão disponíveis como leitores de modo único ou multimodo, quando combinados com absorbância e/ou luminescência.

Um leitor de microplacas de luminescência detecta a luz emitida por reações químicas, bioquímicas ou enzimáticas. Os leitores de placas de luminescência são usados para ensaios de brilho (flash and glow) e detecção de BRET, estão disponíveis como leitores de modo único ou multimodo, quando combinados com absorbância e/ou fluorescência.

Um leitor de microplacas para nefelometria é um instrumento dedicado à medição da turbidez de uma amostra, geralmente causada pela presença de partículas insolúveis suspensas em um líquido. Os nefelômetros medem a dispersão de luz gerada por essas partículas e são usados para estudos de solubilidade ou agregação.