Mikroplaadilugeja

Mikroplaadiluger, ka mikrotiiterplaadi lugeja, on bioanalüütilistes ja meditsiinilaborites kasutatav mõõteseade, mille abil on võimalik teostada optilisi mõõtmisi formaadis, kus mõõtmine toimub sama katseplaadi järjest mitmes süvendis ehk kaevus. 
Võrreldes klassikalise spektrofotomeetriga, kus mõõtmisi teostatakse küvetis, on mikroplaadilugeri kasutamisel kaks põhieelist: kiirem läbilaskevõime ja vähendatud mõõteruumala. Mõlemad eelised on väga olulised nii kliinilistes rakendustes kui ka fundamentaalteaduslikes uuringutes, kuivõrd lubavad säästa bioloogilist proovi, abireagente ja mõõtmisaega.
Mikroplaadilugereid toodavad näiteks Agilent, BioTek, BMG Labtech, Molecular Devices, PerkinElmer, Promega, Tecan ja veel paljud ettevõtted. Eri aparaatide puhul pööratakse tähelepanu erinevatele aspektidele, mis võivad olla eri kasutajarühmade seisukohalt enim soovitud – näiteks võimalus teostada võimalikult mitmekesiseid mõõtmisi, detektori tundlikkus, mikroplaadilugeri portatiivsus, töökindlus, madal hind vms.
Olulised ehituselemendid.
Mikroplaadiluger töötab enamasti elektromagnetkiirgusega, mis jääb nähtava valguse (ligi 400–740 nm) piirkonda, kui võib hõlmata ka lähiultraviolettkiirgust (lähi-UV) ja lähiinfrapunakiirgust (lähi-IP). Nähtav valgus ei ole ioniseeriv (ehk ei kahjusta bioloogilisi objekte, v.a pikaaegse valgustatuse tingimustes) ning samas sobib paljude fluorofooride ergastamiseks. Lähi-UV lainepikkuste vahemik 320–340 nm sobib samas sobib lantanoidide kelaatide ergastamiseks (vt allpool) ning seega oluliselt mitmekesistab mõõtmismetoodikate arvu. Lähi-IP lainepikkuste vahemikus 650–1350 nm asub aga bioloogiliste kudede nn optiline aken – ehk selline kiirgus läbi bioloogilisi objekte kõige paremini. Valgusallikatena kasutatakse eri aparaatides kas erinevate spektritega valgusdioode (LED; ühtlasi odavaim variant), laia kiirguse profiiliga ksenoonkaarlampi või ka monokromaatset lämmastiklaserit (uuemates mikroplaadilugerites UV-ala rakenduste jaoks).
Valimaks kitsamaid lainepikkuse vahemikke proovi ergastava ja/või proovist emiteeruva valguse jaoks, kasutatakse eri mikroplaadilugerites kas optilistest filtritest ja poolläbilaskvatest peeglitest (ingl k "dichroic mirror") koosnevaid süsteeme, monokromaatorit või mõlemat lähenemist. Monokromaator võimaldab küll suuremat paindlikkust ergastuseks kasutatava või emiteeritava valgu lainepikkuste valikul, kuid vähendab mõõtmise tundlikkust; samuti ei ole monokromaatorit soovitatav kasutada fluorestsentsi polarisatsiooni/anisotroopia mõõtmistes (vt allpool). 
Valguse detekteerimiseks kasutatakse madalama hinnaklassiga mikroplaadilugejates ränist fotorakke, suure tundlikkusega kallimates aparaatides aga fotoelektronkordistit (ingl k "photomultiplier tube" ehk PMT). 
Mõõdetavad optilised karakteristikud.
Olenevalt konkreetse mikroplaadilugeja tüübist ja mõnikord ka moodulitest, mida on mõõteseadme soetamisel valitud, saab mikroplaadilugejat põhimõtteliselt kasutada mitmesuguse väljundsuuruse (ingl k "readout") mõõtmiseks:
Olenevalt mõõdetavast suurusest, täpsematest mõõtmisparameetritest (näiteks signaali kogumise aeg), mikrotiiterplaadi süvendite arvust ja mikroplaadilugeja karakteristikutest, võib ühe mikrotiiterplaadi tüüpiline mõõtmisaeg ulatuda paarikümnest sekundist paarikümne minutini.
Mõõtmise erirežiimid.
Mikroplaadilugeja mõõdab signaali vaikimisi süvendi keskosas (vältimaks süvendi seinte läheduses esinevaid võimalikke optilisi artefakte ning temperatuurikõikumisi) ning väljundiks on seega üle süvendi keskmistatud signaal. Mõned mikroplaadilugejad lubavad valida mõõdetava välja täpsemaid koordinaate süvendis, nii "xy"- kui ka "z"-dimensioonis (viimast nimetatakse ka fokaaltasandi valikuks). Fokaaltasandi valikul tuleks ka arvestada, kas signaali on valitud metoodika puhul mõttekam tuvastada lahuse ruumalas või pigem süvendi põhjas.
Ajaliselt pikemate katsete korral võimaldavad mõningad plaadilugejad plaadi kiiret segamist („väristamist“, ingl k "shaking") lugemite võtmise vahel. Kuigi süvendite sees tekkivad kontsentratsioonigradiendid ühtlustuvad pigem tavalise difusiooni teel, võib selline segamine olla vajalik teatud bioloogiliste süsteemide normaalseks toimimiseks – näiteks trombotsüütide agregatsiooni uuringutes.
Kuna nii reaktsiooni kiirus kui ka tasakaalulise reaktsiooni tasakaalukonstandi väärtus sõltuvad temperatuurist ning ka paljud bioloogilised molekulid on temperatuuritundlikud (nt võivad denatureeruda), võimaldavad paljud mikroplaadilugejad plaadi termostateerimist mõõtmise käigus. Siiski tuleb arvestada, et süvendi kiiritamisel võib suure energiaga valgus tekitada süvendis temperatuuri olulist tõusu, mida tuleb vajadusel nn molekulaarsete temperatuurisondide abil eraldi kvantifitseerida. Lisaks on mõned plaadilugejad varustatud süsihappegaasi- ja hapnikusensoritega, võimaldades hoida mõõtmiskambri atmosfääris stabiilset CO2 ja O2 sisaldust. Need on olulised katsetes pH- ja hüpoksiatundlike süsteemidega nagu elusrakud, kuid hapniku sisaldus keskkonnas võib mõjutada ka fluorofooride ja luminofooride optilisi omadusi (nt kvantsaagist ja pleekumise kiirust).
Teatud tootjate pakutavad mikroplaadilugejad on kombineeritud ka mikroskoobiga, mis võimaldab mitmekesistada aparaadiga teostatavaid uuringuid. See võib olla eriti oluline tundlike katseobjektidega töötamisel: näiteks on ühe protokolli piires võimalik teostada iga keskmistatud lugemi võtmise järel ka süvendites rakkude pildistamine fluorestsentsmikroskoobiga, jälgides rakkude fenotüübi võimalikke muutusi katse käigus.
Mikrotiiterplaatide iseärasused.
Mikrotiiterplaat on enamasti plastikust valmistatud ristkülikukujuline plaat (tüüpilised mõõtmed suurusjärgus 120–130 mm pikkus × 85–86 mm laius × 10–25 mm kõrgus), milles on korrapärase paigutuse ja mõõtmetega süvendid. Näiteks: 
On olemas ka 1536 ja 3456 süvendiga mikrotiiterplaate – nende puhul on süvendi maksimaalne ruumala vastavalt &lt;15 μl ja &lt;5 μl.
Süvendite geomeetria.
Süvendite läbilõike profiili ja põhja kuju alusel eristatakse nn F-plaate (lame põhi – F tuleneb ingliskeelsest sõnast "flat" – 'lame'), U-plaate (ümar põhi) ja V-plaate (koonilised süvendid, mille läbimõõt aheneb järsult). Mõõtmisteks mikroplaadilugeja abil kasutatakse enamasti F-plaate (sobivad kõigi mõõtmiste jaoks) ja U-plaate (ei sobi neelduvuse mõõtmiseks, kuna süvendi kujuga määratud optiline teepikkus võib liialt varieeruda). F-plaatide ja U-plaatide eeliseid kombineeriva disainina eristatakse mõnikord ka nn C-plaate (süvenditel on üldiselt lame põhi, mis kaardub vahetult süvendi seina läheduses). V-plaate kasutatakse põhiliselt enne katset proovide seerialahjenduste tegemiseks ning ka ainete säilitamiseks, aga ka sadestusmeetodites (näiteks nn immuunsadestamine, ingl k "immunoprecipitation" ehk IP) ja mõningates spetsiifilistes väikest tööruumala eeldavates rakendustes (näiteks kvantitatiivne polümeraasi ahelreaktsioon ehk qPCR).
Plaadi materjal.
Tüüpiliselt valmistatakse mikrotiiterplaate polüstüreenist või polüpropüleenist, mis on läbipaistvad nähtavas valguses (nn "optical grade"-puhtusega). Polüstüreeni segatakse mõnikord titaandioksiidi või süsinikuga, saavutamaks plaadi seinte ja/või põhja vastavalt valget või musta värvi. Musta värvi plaate soovitatakse kasutada fluorestsentsi mõõtmiseks, kuna sel juhul on tagatud, et taustsignaal on väike (nt ergastav valgus ei peegeldu pindadelt) ning signaali mõõdetakse just vaadeldavast süvendist (st mitte naaber-süvenditest). Bio- ja kemoluminestsentsi mõõtmisel eelistatakse valgeid plaate, kuna sellistes mõõtmistes ergastavat valgust ei kasutata ning samas on oluline koguda maksimaalselt palju reaktsiooni tulemusena eraldunud valgust. Neelduvuse mõõtmiseks on aga eeskätt oluline, et süvendi põhi oleks läbipaistev – see on oluline ka juhul, kui plaati on plaanis kasutada läbiva valguse mikroskoopia või fluorestsentsmikroskoopia jaoks. Tagamaks madalat taustsignaali valguse väikestel lainepikkustel (eriti UV-alas) ning prognoositavat valguse murdumist, kasutatakse mikroskoopilisteks rakendusteks mõeldud plaatide puhul plaadi põhja materjalina mõnikord ka õhukest (paksus suurusjärgus 170 μm) borosilikaatklaasi.
Polüstüreen on hüdrofoobne materjal, mistõttu sellele võivad van der Waalsi vastastikmõjude tõttu mittespetsiifiliselt seostuda („kleepuda“) erinevad biomolekulid, näiteks valgud. Mõningate rakenduste jaoks (nt teatud tüüpi ELISA, mis ei kasuta pinna külge seotud antikehi) on see soovitud omadus. Kui aga soovitakse, et analüüt jääks kindlasti süvendi sees olevasse lahusesse, kasutatakse mikrotiiterplaadi süvendite sisepinna (seinu ja põhja) eritöötlust, tekitamaks nn mittesiduvaid pindu (ingl k "low-binding surface"). Eritöötluse moodus jääb sageli tootjate ärisaladuseks.
Kui mõõtmised on plaanis teha rakkudega, siis tuleb rakke sageli otse mikroplaadil mõningat aega kasvatada. Kinnituvate rakkude puhul (ingl k "adherent cells") peab siis süvendite sisepind olema kaetud positiivselt laetud polülüsiini või selle analoogidega (nn "tissue culture-treated plates"), millele rakud seonduvad tänu rakumembraani moodustavate fosfolipiidide polaarse osa negatiivsele laengule füsioloogilise pH juures. Kui aga mõõtmiste jaoks vajatakse 3D-rakukultuuri objekte, nt sferoide, peab plaadi pind olema hüdrofiilne, kuid ilma laenguta (nn "ultra-low attachment plates"). Tagamaks aseptilisust, on kõik rakukultuuris kasutatavad plaadid enamasti algselt töödeldud γ-kiirgusega (steriliseeritud).
Plaadi konkreetsed parameetrid (suurus, süvendite kuju, süvendite kaugus üksteisest ja plaadi servast, plaadi seinte materjal, süvendite sisepinna eritöötlus jms) ning ka plaadi sulgemiseks sobivate kaante parameetrid on eri tootjate mikroplaatidel erinevad.
Näiteid teostatavatest uurimismeetoditest.
Kuna tänapäeval on paljudes mõõtmismeetodites bioloogia-, keemia-, materjaliteaduse- ja meditsiinivaldkonnast tuvastatavaks füüsikaliseks suuruseks valguse intensiivsus, siis mikroplaadilugejate kasutusvõimaluste hulk on väga lai. Allpool on loetletud vaid mõned näited meetoditest, mille puhul kasutatakse väljundsuuruse mõõtmiseks enamasti mikroplaadilugejaid: