เครื่องอ่านเพลทหรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องอ่านไมโครเพลทหรือเครื่องวัดแสงไมโครเพลทเป็นเครื่องมือที่ใช้ตรวจจับ เหตุการณ์ ทางชีวภาพเคมีหรือทางกายภาพของตัวอย่างในไมโครไทเตอร์เพลทมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการวิจัย การค้น พบยา^{[ 1 ]}การตรวจสอบความถูกต้องของการทดสอบทางชีวภาพ การควบคุมคุณภาพ และกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมยาและเทคโนโลยีชีวภาพ รวมถึงองค์กรทางวิชาการ สามารถทำการทดสอบปฏิกิริยาของตัวอย่างได้ในไมโครไทเตอร์เพลทแบบ 1-1536 หลุม รูปแบบไมโครเพลทที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการวิจัยทางวิชาการหรือห้องปฏิบัติการวินิจฉัยทางคลินิกคือแบบ 96 หลุม (เมทริกซ์ 8 x 12) โดยมีปริมาตรปฏิกิริยาทั่วไประหว่าง 100 ถึง 200 ไมโครลิตรต่อหลุม ไมโครเพลทที่มีความหนาแน่นสูงกว่า (ไมโครเพลท 384 หรือ 1536 หลุม) มักใช้สำหรับการคัดกรอง เมื่อปริมาณงาน (จำนวนตัวอย่างต่อวัน) และต้นทุนการทดสอบต่อตัวอย่างกลายเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ โดยมีปริมาตรการทดสอบทั่วไประหว่าง 5 ถึง 50 ไมโครลิตรต่อหลุม วิธีการตรวจวัดทั่วไปสำหรับการทดสอบด้วยไมโครเพลท ได้แก่ การดูดกลืนแสงความเข้มของการเรืองแสงการเปล่งแสง การเรืองแสงแบบเวลาจำเพาะและ การโพลาไรเซ ชัน ของการเรืองแสง

การตรวจจับการดูดกลืนแสงมีให้บริการในเครื่องอ่านไมโครเพลทมานานกว่า 3 ทศวรรษ และใช้สำหรับการทดสอบต่างๆ เช่น การทดสอบ ELISAการหาปริมาณโปรตีนและกรดนิวคลีอิก หรือการทดสอบกิจกรรมของเอนไซม์^{[ 2 ]} (เช่น ใน การทดสอบ MTTสำหรับความมีชีวิตของเซลล์) ^{[ 3 ]}แหล่งกำเนิดแสงจะส่องสว่างตัวอย่างโดยใช้ความยาวคลื่นเฉพาะ (เลือกโดยตัวกรองแสงหรือโมโนโครมาเตอร์) และตัวตรวจจับแสงที่อยู่ด้านตรงข้ามของหลุมจะวัดปริมาณแสงเริ่มต้น (100%) ที่ส่งผ่านตัวอย่าง: ปริมาณแสงที่ส่งผ่านมักจะสัมพันธ์กับความเข้มข้นของโมเลกุลที่สนใจ การวิเคราะห์ สี แบบดั้งเดิมหลายอย่าง ได้รับการย่อส่วนให้ทำงานในเชิงปริมาณในเครื่องอ่านเพลท โดยมีประสิทธิภาพที่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์การวิจัย ตัวอย่างของการวิเคราะห์ที่แปลงเป็นวิธีการเครื่องอ่านเพลท ได้แก่แอมโมเนียม ไนเตรตไนไตร ต์ ^{[ 4 ]} ยูเรีย [ ^{5 ] เหล็ก} (II) ^{[ 6 ]}และออร์โธฟอสเฟต^{[ 7 ]}เคมีเชิงสีที่ทันสมัยกว่าได้รับการพัฒนาขึ้นโดยตรงเพื่อใช้ในเครื่องอ่านเพลท^{[ 8 ]}

การตรวจจับความเข้มของการเรืองแสงได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในรูปแบบไมโครเพลทในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา ขอบเขตการใช้งานกว้างกว่าการตรวจจับการดูดกลืนแสงมาก แต่โดยทั่วไปแล้วเครื่องมือจะมีราคาแพงกว่า ในเครื่องมือประเภทนี้ ระบบออปติคอลแรก (ระบบกระตุ้น) จะส่องสว่างตัวอย่างโดยใช้ความยาวคลื่นเฉพาะ (เลือกโดยตัวกรองแสงหรือโมโนโครมาเตอร์) ผลจากการส่องสว่าง ตัวอย่างจะปล่อยแสงออกมา (เกิดการเรืองแสง) และระบบออปติคอลที่สอง (ระบบการปล่อยแสง) จะรวบรวมแสงที่ปล่อยออกมา แยกออกจากแสงกระตุ้น (โดยใช้ตัวกรองหรือระบบโมโนโครมาเตอร์) และวัดสัญญาณโดยใช้ตัวตรวจจับแสง เช่น หลอด โฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) ข้อดีของการตรวจจับการเรืองแสงเหนือการตรวจจับการดูดกลืนแสงคือความไว รวมถึงขอบเขตการใช้งาน เนื่องจากมีฉลากเรืองแสงให้เลือกมากมายในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น เทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพแคลเซียมจะวัดความเข้มของการเรืองแสงของสีย้อมที่ไวต่อแคลเซียมเพื่อประเมินระดับแคลเซียมภายในเซลล์^{[ 9 ]}

การเรืองแสงเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีหรือชีวเคมี การตรวจจับการเรืองแสงนั้นง่ายกว่าการตรวจจับฟลูออเรสเซนซ์ในเชิงแสง เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงสำหรับการกระตุ้นหรือระบบแสงสำหรับการเลือกความยาวคลื่นกระตุ้นที่เฉพาะเจาะจง ระบบแสงสำหรับการเรืองแสงโดยทั่วไปประกอบด้วยห้องอ่านค่าที่ปิดสนิทและ ตัวตรวจจับ PMTเครื่องอ่านเพลทบางเครื่องใช้ตัวตรวจจับ PMT แบบอนาล็อก ในขณะที่บางเครื่องใช้ ตัวตรวจ จับ PMT แบบนับโฟตอน การนับโฟตอนได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นวิธีการตรวจจับการเรืองแสงที่ไวที่สุด เครื่องอ่านเพลทบางเครื่องมีระบบแสงแบบวงล้อกรองหรือโมโนโครมาเตอร์แบบปรับความยาวคลื่นได้สำหรับการเลือกความยาวคลื่นเรืองแสงที่เฉพาะเจาะจง ความสามารถในการเลือกความยาวคลื่นหลายช่วง หรือแม้แต่ช่วงความยาวคลื่นหลายช่วง ช่วยให้สามารถตรวจจับการทดสอบที่มีเอนไซม์เรืองแสงหลายตัว การพัฒนาการทดสอบการเรืองแสงแบบใหม่ ตลอดจนวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน

การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การทดสอบการแสดงออกของยีนโดยใช้ ลูซิเฟอเรสรวมถึงการทดสอบความมีชีวิตของเซลล์ ความเป็นพิษต่อเซลล์ และจังหวะชีวภาพโดยอาศัยการตรวจจับATP ด้วย การเรืองแสง ^{[ 10 ]}

การวัดฟลูออเรสเซนซ์แบบเวลาจำเพาะ (TRF) คล้ายคลึงกับการวัดความเข้มของฟลูออเรสเซนซ์ (FI) มาก ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือจังหวะเวลาของกระบวนการกระตุ้น/การวัด เมื่อวัด FI กระบวนการกระตุ้นและการปล่อยแสงจะเกิดขึ้นพร้อมกัน กล่าวคือ แสงที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างจะถูกวัดในขณะที่การกระตุ้นกำลังเกิดขึ้น แม้ว่าระบบการปล่อยแสงจะมีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดแสงกระตุ้นก่อนที่จะถึงตัวตรวจจับ แต่ปริมาณแสงกระตุ้นเมื่อเทียบกับแสงปล่อยแสงนั้นทำให้การวัด FI มักแสดงสัญญาณรบกวนพื้นหลังค่อนข้างสูง TRF เสนอวิธีแก้ปัญหานี้ โดยอาศัยการใช้โมเลกุลฟลูออเรสเซนซ์เฉพาะที่เรียกว่าแลนทานอยด์ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษในการปล่อยแสงในช่วงเวลาที่ยาวนาน (วัดเป็นมิลลิวินาที) หลังจากการกระตุ้น ในขณะที่สีย้อมฟลูออเรสเซนซ์มาตรฐานส่วนใหญ่ (เช่น ฟลูออเรสซีน) จะปล่อยแสงภายในไม่กี่นาโนวินาทีหลังจากถูกกระตุ้น ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถกระตุ้นแลนทานอยด์โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบพัลส์ (เช่น หลอดไฟแฟลชซีนอนหรือเลเซอร์แบบพัลส์) และวัดค่าหลังจากพัลส์กระตุ้นได้ วิธีนี้ทำให้ได้ค่าพื้นหลังการวัดที่ต่ำกว่าการทดสอบ FI มาตรฐาน ข้อเสียคือ อุปกรณ์และสารเคมีมักมีราคาแพงกว่า และการใช้งานต้องเข้ากันได้กับการใช้สีย้อมแลนทานอยด์เฉพาะเหล่านี้ การใช้งานหลักของ TRF พบได้ในการคัดกรองยา ในรูปแบบที่เรียกว่า TR-FRET (การถ่ายโอนพลังงานฟลูออเรสเซนซ์แบบเวลาจำเพาะ) การทดสอบ TR- FRETมีความทนทานสูง (มีความไวต่อการรบกวนการทดสอบหลายประเภทในระดับจำกัด) และสามารถย่อขนาดได้ง่าย ความทนทาน ความสามารถในการทำงานอัตโนมัติ และการย่อขนาด เป็นคุณสมบัติที่น่าสนใจอย่างยิ่งในห้องปฏิบัติการคัดกรอง

การวัดการโพลาไรซ์ของฟลูออเรสเซนซ์ก็มีความคล้ายคลึงกับการตรวจจับ FI มากเช่นกัน ความแตกต่างอยู่ที่ระบบออปติคอลมีตัวกรองโพลาไรซ์อยู่ในเส้นทางแสง: ตัวอย่างในไมโครเพลทจะถูกกระตุ้นด้วยแสงโพลาไรซ์ (แทนที่จะเป็นแสงที่ไม่โพลาไรซ์ในโหมด FI และ TRF) ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเรืองแสงที่พบในหลุม แสงที่ปล่อยออกมาจะเป็นแสงโพลาไรซ์หรือไม่ก็ได้ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลขนาดใหญ่ (เช่น โปรตีน) ในสารละลาย ซึ่งหมุนค่อนข้างช้าเนื่องจากขนาดของมัน จะปล่อยแสงโพลาไรซ์เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงโพลาไรซ์ ในทางกลับกัน การหมุนอย่างรวดเร็วของโมเลกุลขนาดเล็กจะส่งผลให้สัญญาณเกิดการลดโพลาไรซ์ ระบบการปล่อยแสงของเครื่องอ่านเพลทใช้ตัวกรองโพลาไรซ์เพื่อวิเคราะห์ขั้วของแสงที่ปล่อยออกมา ระดับโพลาไรซ์ต่ำแสดงว่าโมเลกุลเรืองแสงขนาดเล็กเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในตัวอย่าง ระดับโพลาไรซ์สูงแสดงว่าสารเรืองแสงนั้นเกาะติดกับโมเลกุลเชิงซ้อนขนาดใหญ่ ด้วยเหตุนี้ หนึ่งในแอปพลิเคชันพื้นฐานของการตรวจจับ FP คือการทดสอบการจับตัวกันของโมเลกุล เนื่องจากช่วยให้สามารถตรวจจับได้ว่าโมเลกุลเรืองแสงขนาดเล็กจับตัวกับโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ไม่เรืองแสงหรือไม่ โดยการจับตัวกันจะส่งผลให้ความเร็วในการหมุนของโมเลกุลเรืองแสงช้าลง และทำให้การโพลาไรเซชันของสัญญาณเพิ่มขึ้น

การกระเจิงแสงและการวัดความขุ่นเป็นวิธีการในการหาปริมาณความขุ่นของสารละลาย (เช่น อนุภาคที่ไม่ละลายในสารละลาย) ลำแสงจะผ่านตัวอย่างและแสงจะกระเจิงโดยอนุภาคที่แขวนลอยอยู่ แสงที่กระเจิงไปข้างหน้าซึ่งวัดได้จะบ่งบอกถึงปริมาณของอนุภาคที่ไม่ละลายที่มีอยู่ในสารละลาย การประยุกต์ใช้การวัดความขุ่น/การกระเจิงแสงที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ การคัดกรองความสามารถในการละลายของยาแบบอัตโนมัติ (HTS) จลนศาสตร์การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ในระยะยาว การจับตัวเป็นก้อน การรวมกลุ่ม และการตรวจสอบการเกิดพอลิเมอไรเซชันและการตกตะกอน รวมถึงการตกตะกอนด้วยภูมิคุ้มกัน (immunoprecipitation)

โหมดการตรวจวัดหลายโหมด (การดูดกลืนแสง ความเข้มของการเรืองแสง การเปล่งแสง การเรืองแสงแบบเวลาจำเพาะ และการโพลาไรซ์ของการเรืองแสง) สามารถใช้งานได้ในเครื่องอ่านเพลทแบบแยกส่วน แต่ในปัจจุบันมักพบว่ามีการรวมโหมดเหล่านี้ไว้ในเครื่องเดียว (เครื่องอ่านเพลทแบบหลายโหมด) นอกจากนี้ยังมีเครื่องมือสำหรับวัดแสงที่กระเจิงจากตัวอย่างในไมโครเพลท ไม่ว่าจะเป็นแสงแบบไดนามิกหรือแบบคงที่ ขอบเขตการใช้งานของเครื่องอ่านเพลทแบบหลายโหมดนั้นกว้างขวางมาก ตัวอย่างการทดสอบที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่:

• อีไลซา
• การทดสอบโปรตีนและการเจริญเติบโตของเซลล์
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับโปรตีน
• การทดสอบรีพอร์เตอร์
• การหาปริมาณกรดนิวคลีอิก
• ปฏิสัมพันธ์ระดับโมเลกุล
• กิจกรรมของเอนไซม์
• ความเป็นพิษของเซลล์ การเพิ่มจำนวน และความอยู่รอดของเซลล์
• การหาปริมาณ ATP
• การทดสอบภูมิคุ้มกัน^{[ 11 ]}
• การคัดกรอง สารประกอบและเป้าหมายจำนวนมาก ในการค้นพบยา (เรียกว่า Alpha Screen ในเครื่องมือส่วนใหญ่) ^{[ 12 ]}
• การทดสอบเอพิโทปแบบใช้ลูกปัด^{[ 13 ]}
• การดูดซึม อนุภาคนาโนเข้าสู่เซลล์^{[ 14 ]}

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว "เครื่องอ่านเพลท" จะหมายถึงอุปกรณ์ที่กล่าวถึงข้างต้น แต่ก็มีอุปกรณ์หลากหลายประเภทให้เลือกใช้ ตัวอย่างของอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้งานร่วมกับไมโครเพลทได้ ได้แก่:

• เครื่องอ่านเพลท ELISPOTใช้สำหรับนับจุดสีที่เกิดขึ้นในระหว่างการทดสอบ ELISPOT
• เครื่องถ่ายภาพความเร็วสูงที่สามารถวัดทุกหลุมในไมโครเพลทได้พร้อมกัน
• ระบบ คัดกรองความละเอียดสูง (HCS) ที่ถ่ายภาพแต่ละหลุมด้วยความละเอียดสูง เพื่อตรวจสอบประชากรเซลล์
• เครื่องมือที่ไม่ต้องใช้สารบ่งชี้ทางเคมี ซึ่งใช้ไมโครเพลทชนิดพิเศษในการวัดเหตุการณ์การจับตัวกันโดยไม่ต้องใช้สารบ่งชี้ทางเคมี