光密度计

光密度计（Optical Densitometer） 是用于测量物质对光吸收强度的仪器，通过量化溶液或固体的光密度（OD值） 来分析样品浓度、纯度或细胞密度。以下从原理、类型、应用场景及操作要点全面解析：

🔍 一、核心原理：比尔-朗伯定律（Beer-Lambert Law）

光密度（OD）的本质是透射光强（$I$）与入射光强（$I_0$）比值的负对数：
$\text{OD} = -\log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right)$

• OD值意义：

  • OD=0 → 100%透光（完全透明）

  • OD=1 → 10%透光（90%吸光）

  • OD=2 → 1%透光（99%吸光）

• 浓度计算：
  $\text{OD} = \epsilon \cdot c \cdot l$
  $\epsilon$：摩尔吸光系数（L·mol⁻¹·cm⁻¹）
  $c$：样品浓度（mol/L）
  $l$：光程（cm，通常为1 cm）

⚠️ 适用条件：均相溶液、单色光、低浓度（OD<2避免非线性误差）。

🧪 二、仪器类型与特点

⚙️ 三、关键应用场景

1. 生命科学

• 微生物生长曲线：
  细菌OD600值 vs 时间 → 监测对数期、稳定期（OD=0.1~0.8线性相关活菌数）。

• 核酸定量：

  • DNA纯度：OD260/OD280≈1.8（纯DNA），<1.8提示蛋白污染

  • 浓度计算：dsDNA浓度（μg/mL）= OD260 × 50 × 稀释倍数

• 蛋白检测：
  Bradford法（OD595）、BCA法（OD562）量化总蛋白。

2. 工业质检

• 发酵过程控制：实时监测酵母OD值调控补料速率。

• 水质分析：COD（化学需氧量）检测中的吸光度读数。

3. 医学诊断

• ELISA检测：酶标仪读取OD450值计算抗原浓度（如新冠病毒抗体检测）。

• 血细胞分析：血红蛋白含量测定（OD540nm）。

📊 四、操作规范与误差控制

操作流程

1. 空白校正：加入溶剂（如PBS）调零，消除比色皿/板壁干扰。

2. 样品测量：

   • 液体样品避免气泡（轻弹管壁）；

   • 浑浊样品需离心预处理。

3. 波长选择：

   • 核酸：260 nm

   • 蛋白：280 nm（芳香族氨基酸）或特定显色波长（如BCA法562 nm）

常见误差与修正

🔬 五、新型技术演进

1. 纳米孔OD传感：
   集成微流控芯片，1 μL样品实现细胞实时计数（如MilliSentials系统）。

2. AI辅助动态监测：
   结合生长模型预测OD趋势，自动调整发酵参数（BioFlo智能生物反应器）。

3. 便携式OD计：
   手机光谱仪配件（如NanoDrop OneC），野外快速检测水质/病原体。

💎 总结

光密度计以比尔-朗伯定律为基石，是生化分析与工业监控的“眼睛”：

• 科研场景：精准量化核酸/蛋白，绘制微生物动态；

• 临床诊断：支撑ELISA、血液检测标准化；

• 技术趋势：微型化、智能化、抗干扰增强。
  操作核心：严格空白校正 + 控制OD线性范围 + 针对性波长选择，确保数据可靠性！