利用荧光定量技术协助新型抗菌材料研发
2026-06-08
结合 CFU 与 EzCube 绿光荧光分析：探究 PGAIC 涂层之杀菌机制
应用摘要
桌上型荧光仪通常会被认为是用来做精确核酸定量的工具，但在某些研究情境中，它的用途其实不止于此。
在日本爱媛大学与高知大学研究团队发表于《Journal of Coatings Technology and Research》的研究中，科学家开发出一种名为 PGAIC（poly-γ-glutamate-based ionic complex）具多重病原抑制潜力的新型抗菌涂层，并评估其对 SARS-CoV-2、沙雷氏菌与皮肤癣菌等多种病原的抑制效果。
为了进一步分析材料造成的细胞损伤与致死变化，研究团队结合了 CFU 菌落计数法与 PI 荧光分析法，其中 EzCube 荧光仪被用于致死细胞的荧光定量分析，协助研究团队追踪细胞膜受损后的荧光信号变化。
文献来源：本文引用 Onari 与 Ashiuchi 发表于《Journal of Coatings Technology and Research》的研究，该研究探讨 PGAIC 作为超广谱微生物抑制涂层的开发与应用。
Table of contents
- 研究背景：抗菌效能的多面向评估
- 实验设计：致死细胞之定量分析
- 数据实证：高精度的定量基础
- 科学洞察：观察抗菌材料的作用机制
- 延伸应用：建立完整的研发工作流
- 结论
- 延伸信息
- 从这篇研究可以看见什么？
- 参考文献
Table of contents
- 研究背景：抗菌效能的多面向评估
- 实验设计：致死细胞之定量分析
- 数据实证：高精度的定量基础
- 科学洞察：观察抗菌材料的作用机制
- 延伸应用：建立完整的研发工作流
- 结论
- 延伸信息
- 从这篇研究可以看见什么？
- 参考文献
研究背景：抗菌效能的多面向评估
在开发新型抗菌材料时，仅了解细菌的存活数量是不够的，研究人员还需要进一步掌握细胞膜受损与致死变化，才能更完整地理解材料的作用方式。
为了更完整评估抗菌效能，研究团队同时采用了 CFU 菌落计数法与 PI 荧光分析法，藉由两者的互补特性，构建完整的杀菌分析架构：
实验设计：致死细胞之定量分析
在致死细胞分析（Lethal cells assay）的流程中，研究团队利用 EzCube 荧光仪的绿光通道，进行荧光强度测定。其流程如下：
- 样本制备：将处理过的细菌悬浮液与 PI 试剂混合。
- 孵育时间：在 25 °C 下孵育 5 分钟。
- 仪器读值：使用 EzCube 的绿光激发波段（490–535 nm），并于 564–650 nm 发射波长范围下测量荧光信号，取得相对荧光单位（RFU）。
数据实证：高精度的定量基础
为了让荧光信号能转换为可分析的科学数据，研究团队使用 EzCube 建立致死细胞校正曲线。在细菌浓度 3.0 × 10⁷ to 4.8 × 10⁸ cells/mL 的范围内，EzCube 测量结果呈现极高线性：R² = 0.9993。
图说：使用 EzCube 荧光仪进行 PI 荧光致死细胞分析之校正曲线，显示 RFU 与估算致死细胞数之间具高度线性关系（R² = 0.9993）。
研究团队也建立了校正曲线（y=505.6x），其中，ｙ代表相对荧光单位（RFU），x 代表估算致死细胞数。这让研究团队能将 PI 荧光信号转换为估计致死细胞数（estimated lethal-cell counts），为后续机制分析提供量化依据。
科学洞察：观察抗菌材料的作用机制
这套互补的测量系统，协助研究团队观察到 PGAIC 涂层独特的「Capture–Killing–Release」（捕获、杀灭、释放）循环机制 。
数据变化也进一步指出，细菌在接触 PGAIC 涂层后，会先被材料表面捕获，随后荧光信号随时间逐步上升。这显示细胞膜并非立即裂解（Lysis），而是随时间逐步产生受损变化。
在长达 10 小时的实验周期中，研究团队利用 EzCube 取得稳定的荧光定量数据，藉此追踪悬浮液中致死细胞的变化趋势，并为其杀菌动力学过程验证提供了量化证据。
延伸应用：建立完整的研发工作流
本案例展示了 EzCube 在微生物活性分析中的应用弹性，也说明荧光定量仪可与其他测量工具整合，提升数据判读的一致性。
- 起始基准校正：
在实际应用中，若能先以 EzDrop 1000C 分光光度计监测菌液OD600 浓度，可帮助研究人员建立较一致的起始基准，再进行后续荧光测量与杀灭率分析。
延伸阅读｜OD600测量：微生物实验中的关键技术
- 分子生物荧光定量：
除了微生物研究，EzCube 同时也是高灵敏核酸样品定量工具。EzCube 具备 Blue / Green / Red 三个荧光通道，可搭配 EzQuant Quantification Assay Kits 进行 DNA/RNA 定量，支援 NGS、qPCR 等分子生物学流程中的样品定量需求。
结论
总结来说，EzCube 荧光仪除了常见的核酸定量外，也可应用于微生物活性分析与抗菌材料研究中的荧光定量流程。
通过 PI 荧光分析与绿光激发通道的应用，研究团队得以追踪致死细胞变化，并进一步观察 PGAIC 涂层的作用机制。
对于需要兼顾核酸定量、细胞分析与微生物研究需求的实验室而言，EzCube 提供了一种具备应用弹性与稳定测量能力的荧光分析工具选择。
延伸信息
研究方法速览
| 项目 | 論文內容 |
|---|---|
| 分析方法 | Lethal cells assay on PI fluorescence |
| 染料 | Propidium Iodide（PI） |
| 仪器 | EzCube Fluorometer |
| 激发波长 | 490–535 nm |
| 发射波长 | 564–650 nm |
| 孵育条件 | 25 °C，5 分钟 |
| 读值 | Relative fluorescence units（RFU） |
| 校正曲线 | y = 505.6x |
| 线性范围 | 3.0 × 10⁷–4.8 × 10⁸ /mL |
| 线性表现 | R² = 0.9993 |
本研究使用 EzCube 的 490–535 nm 绿光激发范围进行 PI 荧光测量，因此本文以「EzCube 绿光荧光分析」描述其在此研究中的应用角色。
从这篇研究可以看见什么？
1. EzCube 是否只能用于 DNA/RNA 定量？
不单如此。本研究中，EzCube 被用于 PI 荧光分析中的致死细胞定量，显示其应用可延伸至微生物活性分析与抗菌材料研究。
2. 研究中使用 EzCube 的哪一个荧光通道？
论文中使用 EzCube 的绿光激发波段（490–535 nm），并于 564–650 nm 发射波长范围下测量 PI 荧光信号。
3. 为什么研究团队要同时使用 CFU 与 PI 荧光分析？
CFU 菌落计数法可评估病原体接触材料后的存活潜力；PI 荧光分析则可量化膜完整性受损的致死细胞变化。两者互补，有助于观察 PGAIC 涂层的杀菌动态与作用机制。
参考文献
- Onari, T., & Ashiuchi, M. (2026). Rapid formulation and application of poly-γ-glutamate into an ultrabroad-spectrum, safer microbicidal coating. Journal of Coatings Technology and Research. [DOI: 10.1007/s11998-025-01239-9]
- 产品信息：
审稿人
Jeffrey Lai 赖智伟
蓝光生物科技 资深产品经理
Jeffrey 在生命科学产业深耕超过 30 年，曾任职于知名美商 PCR 品牌与台湾经销商，带领技术支持团队与无数研究人员并肩作战，克服各种棘手实验难题。Jeffrey 将这些深厚的实务经验注入研发，为蓝光生技打造出既创新又贴近用户需求的实用产品。工作之余，Jeffrey 则化身为热血重机骑士，喜欢骑车环岛，探索台湾各地的绝美公路。
