Western Blot產品(三)Transfer

濕式轉漬法 (Wet transfer)

  • 優點:
    • 轉漬效率高,適用於各種大小的蛋白質,能產生最清晰、銳利的蛋白質條帶,提供最高品質的轉漬結果。
  • 缺點:
    • 需要消耗大量的轉漬緩衝液
    • 耗時較長,通常需要 1 小時到甚至過夜的時間。
    • 由於長時間以恆定電壓運作會產生大量熱能,因此需要充分的冷卻措施(例如:預冷的緩衝液、冰袋,或在 4°C 的冷房中進行),以防止緩衝液產生的熱量破壞實驗。
  • 適用情境:
    • 通常適用於所有範圍的蛋白質。
    • 特別適合**高分子量蛋白質(大於 80 kDa)**的轉漬,因為大蛋白遷移較慢,需要較長的轉漬時間。
    • 適用於**需要進行精確「定量分析」**的實驗。

垂直轉漬槽 vBLOT Electoblotting system (二片膠及四片膠)

  • 產品編號VBLOT2G, VBLOT4G
  • 產品規格二片膠轉漬系統, 四片膠轉漬系統

用 vPAGE/v2PAGE 垂直電泳系統跑完電泳後,建議使用此 vBLOT 轉漬系統將蛋白以濕式轉漬(槽轉漬)的方式從膠片轉印到轉漬膜上。

vBLOT 轉漬系統可以一次轉印二片 7.5 x 10 cm 膠片或四片 8 x 9.6 cm 膠片,
除了蛋白質,vBLOT 轉漬系統也可以用來轉印核酸。

vBLOT2 二片膠轉漬系統均含以下配件:

vBLOT4 四片膠轉漬系統均含以下配件:


半乾式轉漬法 (Semi-dry transfer)

  • 優點:
    • 轉漬速度極快,通常小於 1 小時,甚至幾分鐘即可完成。
    • 只需要極少量的緩衝液,只需將濾紙浸濕即可。
    • 電極板在短時間的運作中會吸收熱量,因此不需要特別的冷卻系統
    • 具有較具成本效益的電極與較簡單的電源設備,且能夠同時進行多片膠體的轉漬
    • 對於小分子蛋白質(如 20 kDa)的轉漬效率佳。
  • 缺點:
    • 整體轉漬效率低於濕式轉漬法
    • 容易在濾膜上產生邊界模糊、不清晰的條帶
    • 如果轉漬時間過長,可能會導致膠體變乾以及緩衝液耗盡
    • 電極並未包含在轉漬三明治結構內,有時會接觸不良,導致蛋白質(無論大小)轉漬不均勻。
  • 適用情境:
    • 非常適合用於快速確認蛋白質是否存在(presence or absence)的初步檢查實驗。
    • 最有利於轉漬分子量落在 30–120 kD 範圍內的中、小分子蛋白質。
    • 不適合用於大分子量蛋白質的轉漬,容易導致效率不佳。
    • 若用於分子量極小的蛋白質,需要縮短轉漬時間,以免蛋白質直接穿透(blow-through)濾膜而流失。



甲醇 (Methanol) 的關鍵作用

  • 維持膠體尺寸穩定: 聚丙烯醯胺膠體(Polyacrylamide gel)具有吸水性,在純水中會各向膨脹而變形,導致蛋白質解析度流失。加入 10%-20% 的甲醇可以使膠體收縮,防止其過度膨脹,從而在轉漬過程中維持膠體的尺寸穩定性。
  • 促進蛋白質與濾膜結合: 甲醇對於含有 SDS 的膠體轉漬至關重要。它能幫助將複合的 SDS 從蛋白質分子上解離,增加蛋白質與濾膜(如硝化纖維膜或 PVDF 膜)成功結合的機率。
  • 潛在缺點: 甲醇會使膠體孔徑縮小、增加膠體密度,這會減緩蛋白質的移動速度,對於高分子量蛋白質的轉漬效率較為不利。

SDS 的關鍵作用

  • 提高轉出效率與防止沉澱: 少量添加 SDS(通常小於 0.01% 至 0.1% 之間)有助於增加蛋白質離開膠體的轉漬效率,特別是對於容易沉澱的蛋白質、含有大量疏水性胺基酸的蛋白質,或是高分子量蛋白質。
  • 阻礙蛋白質結合(負面影響): SDS 雖然有助於蛋白質游離,但對蛋白質結合到濾膜上極為不利。SDS 會賦予蛋白質極高的負電荷密度,使其快速穿過濾膜(blow-through)而減少與孔隙結構作用的時間。此外,SDS 包覆在蛋白質表面也會物理性地阻礙蛋白質與膜產生分子接觸。
  • 潛在缺點: SDS 會增加緩衝液的導電度與轉漬過程中產生的熱量,這可能會導致部分大分子蛋白質變性而轉漬不良。

兩者的交互配合

甲醇與 SDS 在緩衝液中具有相互制衡的作用。一般情況下,使用 PVDF 膜時不含 SDS 的緩衝液效果較好。但如果為了幫助蛋白質從膠體中釋出而必須在緩衝液中添加 SDS,則必須同時加入 10-20% 的甲醇,以抵銷 SDS 帶來的負面效應,確保蛋白質能順利停留在濾膜上。

1. 透過「平衡步驟」優化轉漬條件並預防瑕疵

平衡步驟是指在轉漬前,將蛋白質膠體與濾膜浸泡在預冷的轉漬緩衝液中(通常至少 5 分鐘)。這個看似簡單的步驟能從多個方面確保轉漬成功:

  • 去除殘留鹽類與 SDS: 電泳緩衝液中殘留的鹽類會增加轉漬緩衝液的導電度,導致系統異常發熱。此外,對於 PVDF 膜而言,過多的 SDS 會抑制蛋白質的結合能力,甚至讓已結合的蛋白質脫落,平衡步驟能有效洗去這些干擾物。
  • 穩定膠體尺寸,防止條帶模糊: 聚丙烯醯胺膠體在電泳時會因受熱而膨脹,而在接觸含有甲醇的轉漬緩衝液時會收縮。若未經平衡直接轉漬,膠體會在轉漬過程中發生形變,導致最終在膜上的蛋白質條帶變得模糊。
  • 防止膠體與濾膜乾涸: 如果無法在電泳後立即進行轉漬,將其浸泡在緩衝液中可提供時間彈性(最多可達兩小時),且不會明顯影響大分子蛋白質的轉漬效率。
  • ⚠️ 注意事項:
    • 小分子蛋白質: 平衡時間不宜超過 5 分鐘,否則小分子蛋白質容易直接從膠體中擴散流失。
    • 轉漬系統與膠體類型: 濕式與半乾式轉漬法強烈建議進行平衡,但如果您使用的是「快速真空轉漬系統(Rapid vacuum transfer)」或跑的是「非變性蛋白質膠體(Native gels)」,則不要進行平衡,以免蛋白質流失或因無需電流而多此一舉。

2. 透過「膜染色」與「膠體染色」確認並驗證轉漬結果

在耗費大量時間進行抗體培育之前,利用染色法可以快速診斷轉漬是否成功,並評估是否需要進一步優化條件:

  • 評估轉漬效率與均勻度: 轉漬完成後,可以使用 Ponceau S(龐春紅)或 SYPRO Ruby 等染劑對濾膜進行染色。染出的條帶強度能直接反映轉漬到膜上的蛋白量,幫助確認轉漬是否均勻。
  • 快速發現操作瑕疵: 如果轉漬三明治結構中夾有氣泡,會阻礙電流與蛋白質的轉移。在 Ponceau S 染色下,這些氣泡會明顯呈現為「空白圓圈」,讓您及早發現轉漬瑕疵。
  • 不干擾後續抗體偵測(可逆性): Ponceau S 是最常推薦的染劑,因為它既快速又容易操作,且具有完全可逆的特性。只需用去離子水或 TBS-T 溶液沖洗幾分鐘,紅粉色的條帶就會消失,完全不會影響後續的阻斷(Blocking)與抗體免疫偵測步驟。
  • 總蛋白標準化(Total Protein Normalization, TPN): 膜染色(包括可逆的 Ponceau S 或螢光染劑)能為整個膜上的總蛋白質含量提供視覺化影像,用以確認各泳道的上樣量(Loading)是否一致,這對於後續定量的準確性至關重要。
  • 確認是否有蛋白質殘留: 除了染膜,您也可以使用 Coomassie Brilliant Blue (考馬斯亮藍)對**轉漬後的「膠體」**進行染色。如果膠體上仍殘留大量蛋白質(特別是高分子量蛋白),就表示目前的轉漬條件不足,需要延長轉漬時間或提高電壓來優化未來的實驗。

在西方墨點法的轉漬步驟中,硝化纖維膜 (Nitrocellulose)PVDF 膜 (Polyvinylidene difluoride) 是最常使用的兩種固態支撐濾膜。它們在材質特性、操作步驟、蛋白質結合能力與後續應用上有顯著的差異,以下為您詳細比較:

1. 材質特性與結合機制

  • 硝化纖維膜: 屬於非疏水性材質,主要透過非共價鍵(靜電力與疏水性特性)與蛋白質結合。
  • PVDF 膜: 具有高度疏水性,主要是透過疏水性與偶極 (dipole) 交互作用與蛋白質結合,能形成比硝化纖維膜更強的交互作用。

2. 蛋白質結合能力

  • PVDF 膜具有極高的蛋白質結合能力(表面負載量約可達 150 µg/cm²)。

3. 操作步驟與活化需求

  • 硝化纖維膜: 非常容易水合,不需要使用甲醇活化,直接將其浸泡在轉漬緩衝液中平衡即可使用。
  • PVDF 膜: 由於其疏水本質,轉漬前必須先浸泡在甲醇中進行「活化」(wetting)。這個步驟能讓緩衝液順利滲透濾膜基質,使蛋白質得以結合。此外,PVDF 膜對緩衝液中的 SDS 較為敏感,過多的 SDS 會抑制蛋白質的結合能力,甚至使已結合的蛋白質脫落。

4. 物理強韌度與「剝離/重新探測」 (Stripping and Reprobing) 的適用性

  • 硝化纖維膜: 乾燥後會變得非常脆弱、易碎,這使得它不適合用於需要多次剝離抗體並重新探測 (stripping and reprobing) 的實驗。
  • PVDF 膜: 物理結構強韌且化學性質穩定 (chemically inert),非常適合進行抗體剝離與重新探測

5. 背景訊號與螢光偵測的相容性

  • 硝化纖維膜: 在大多數的偵測方法中都能維持較低的背景訊號,並且在紅外線 (IR) 螢光偵測系統中表現良好。
  • PVDF 膜: 因為其極高的蛋白質親和力,有時會增加與一、二級抗體產生非專一性結合的機率,進而提高背景訊號。此外,一般的 PVDF 膜容易產生自體螢光 (auto-fluoresce),如果您的實驗計畫使用螢光偵測法,必須特別選用「低螢光 PVDF 膜」(low-fluorescence PVDF)

6. 成本考量

  • 硝化纖維膜通常是較具成本效益(較便宜)的選擇。

總結建議: 如果您需要進行一般的化學發光偵測且重視較低的成本與簡單的操作(免甲醇活化),硝化纖維膜是很好的選擇。如果您需要轉漬大量蛋白質,或者實驗計畫包含抗體的剝離與重新探測 (Stripping and reprobing),則應該選擇物理與化學性質更堅固的 PVDF 膜。

PVDF 膜在使用前必須先用甲醇進行「活化」(wetting),最關鍵的原因在於 PVDF 膜具有極高的疏水性(hydrophobic nature)

具體的原因與機制如下:

  • 促使緩衝液滲透基質: 因為 PVDF 材質極度疏水,如果直接將其放入水相的轉漬緩衝液中,液體會被排斥而無法進入其內部孔隙結構。透過甲醇浸泡的「活化」步驟,可以改變膜的表面張力,使後續的轉漬緩衝液能夠順利滲透(permeate)進入 PVDF 膜的基質內部。
  • 確保蛋白質成功結合: 只有當緩衝液成功滲透進濾膜矩陣後,在電轉漬過程中隨電流移動的蛋白質,才能順利進入孔隙中,並進一步透過疏水性與偶極(dipole)交互作用穩固地結合在 PVDF 膜上。

簡而言之,若不使用甲醇進行活化,緩衝液將無法浸潤 PVDF 膜,蛋白質也就無法有效附著於膜上,從而導致轉漬失敗。這與非疏水性、極易水合的硝化纖維膜(Nitrocellulose)形成對比,後者不需要甲醇活化即可直接使用。

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