Assay’ miniaturiseerimine võimaldab suure läbilaskevõimega ultraheli töötlus
Assay’ miniaturiseerimine on tänapäeva bioteaduslike uuringute määrav suundumus. Kuna laboratooriumid soovivad töödelda suuremat arvu proove, vähendades samal ajal reagentide kulu ja katsekulusid, asendavad traditsioonilisi katseklaasipõhiseid analüüse üha enam väiksemad reaktsioonimahud ja mikroplaadipõhised töövood. See nihe assay’ miniaturiseerimise suunas võimaldab teadlastel kiirendada analüüsimeetodite arendamist, lühendada katsetsükleid ja saada suurema proovitiheduse abil töökindlamaid andmekogumeid.
Assay’ miniaturiseerimise väljakutsed
Miniaturiseeritud analüüsid toovad kaasa ka tehnilisi väljakutseid. Väikeste proovimahtude kasutamine suure tihedusega mikroplaatidel nõuab kõigis süvendites väga ühtlast proovide ettevalmistamist. Töötlustingimuste erinevused võivad kiiresti viia ebajärjepidevate tulemusteni, eriti töövoogudes, mis hõlmavad rakkude lõhkumist (desintegreerimist), nukleiinhapete ekstraheerimist, valkude isoleerimist või nanoosakeste dispergeerimist. Kõigi proovide ühtlase töötlemise tagamine on seega andmete usaldusväärsuse ja katsete reprodutseeritavuse säilitamiseks määrava tähtsusega.
Assay’ miniaturiseerimise väljakutsete ületamine sonikaatoriga UIP400MTP
Mikroplaatide sonikaator UIP400MTP lahendab need väljakutsed, võimaldades suure läbilaskevõimega ultraheli töötlust (sonikeerimist) otse standardsetes mitme süvendiga plaatides. Proove ei töödelda eraldi, vaid süsteem rakendab ultraheli energiat samaaegselt kogu mikroplaadile. Selline lähenemine tagab ühtlased sonikeerimistingimused igas süvendis ja suurendab samal ajal märkimisväärselt töötlemiskiirust. Tänu sellele saavad teadlased lõimida ultraheli abil toimuva proovide ettevalmistamise sujuvalt tänapäevastesse suure läbilaskevõimega töövoogudesse.
Ultraheli töötlus on bioteaduslaboratooriumides ammu end tõestanud meetod. Ultraheli lõhub tõhusalt rakumembraane, fragmenteerib DNA-d, ekstraheerib rakusiseseid biomolekule ja dispergeerib osakesi. Tavapärased sonikeerimismeetodid nõuavad aga sageli sondipõhiseid süsteeme või proovide töötlemist ühekaupa katseklaasides, mis võib suure proovide arvuga töötamisel piirata läbilaskevõimet. Seevastu UIP400MTP võimaldab laboratooriumidel töödelda terveid mikroplaate korraga, vältides korduvat üksikute proovide käsitsi käsitlemist ja võimaldades tõeliselt skaleeritavaid töövooge.
Mikroplaatide sonikaatori UIP400MTP eelised
UIP400MTP keskne eelis on selle võime tagada ultraheli energia ühtlane jaotus mikroplaadi kõigis süvendites. Ühtlased sonikeerimistingimused on olulised suure läbilaskevõimega analüüside reprodutseeritavuse säilitamiseks, eriti kui ühe katse raames võrreldakse sadu proove. Töödeldes kõiki süvendeid samaaegselt identsete parameetritega, tagab UIP400MTP, et iga proov läbib samad töötlustingimused.
See võimekus toetab laia valikut bioteaduslikke rakendusi, mis tuginevad kontrollitud ultraheli töötlusele. Teadlased kasutavad suure läbilaskevõimega sonikeerimist selliste ülesannete jaoks nagu:
- rakkude lüüs ja rakkude solubiliseerimine molekulaaranalüüsiks
- DNA ja RNA ekstraheerimine bioloogilistest proovidest
- DNA fragmenteerimine genoomikatöövoogude jaoks
- valkude ekstraheerimine proteoomika ja biokeemiliste uuringute jaoks
- uue põlvkonna sekveneerimise (NGS) raamatukogude ettevalmistamine
- nanoosakeste dispergeerimine nanobiotehnoloogia uuringutes
- rakkude või biokilede eraldamine pindadelt
Kuna ultraheli töötlus rakendub kogu plaadil ühtlaselt, on katse varieeruvus minimeeritud ja järgnevad analüütilised töövood saavad kasu suuremast töökindlusest.
Teine oluline assay’ miniaturiseerimise aspekt on laboriautomaatika ja robottöökohtade üha laiem kasutuselevõtt. Automatiseeritud vedelikukäitlussüsteemid ja integreeritud robotplatvormid võimaldavad laboratooriumidel töödelda suurt hulka proove minimaalse käsitsi sekkumisega. Selliste keskkondade toetamiseks tuleb laboriseadmed kavandada nii, et neid saaks sujuvalt integreerida automatiseeritud süsteemidesse.
UIP400MTP tagab töökindla proovide ettevalmistamise ja hõlpsa lõimimise olemasolevate laboritöövoogudega
Integreerimine automatiseeritud laborijaamadesse
UIP400MTP on välja töötatud just selle nõude silmas pidades. Selle selge konstruktsioon, kompaktne mõõtmeala ja väga vastupidav seadme korpus võimaldavad seda hõlpsasti paigaldada automatiseeritud laborijaamadesse. Süsteemi saab robotiseeritud töövoogudes integreerida koos automaatsete vedelikukäsitlusseadmete, mikroplaadilugejate ja muude suure läbilaskevõimega analüüsiseadmetega. See ühilduvus muudab seadme eriti sobivaks laboritele, kus tehakse automatiseeritud rakuanalüüse, genoomitöövooge või sõelkatseid, mille puhul on korratavus ja skaleeritavus üliolulised. Loe lähemalt UIP400MTP integreerimise kohta automaatsetesse vedelikukäsitlussüsteemidesse!
| Sonikaator: peamised eelised robotautomaatikas | Miks see on oluline |
| Standardsete plaatide tugi | Töötab SBS-formaatidega, mida robotid juba käsitsevad. |
| Suur läbilaskevõime | Paralleelne ultraheli töötlus lühendab tsükliaegu. |
| Kaugjuhtimine ja logimine | Võimaldab katkestusteta järelevalveta töötamist ja jälgitavust. |
| Kontaktivaba ultraheli töötlus | Väiksem saastumisoht ja parem plaadi tihendus. |
| Temperatuuri reguleerimine | Säilitab proovi terviklikkuse automatiseeritud käitustes. |
| Skaleeritav erinevate süvendivormingute vahel | Sobib kasvavate automatiseerimise läbilaskevõime vajadustega. |
Ühilduvus laboritarkvaraga
Lisaks mehaanilisele integreerimisele toetab UIP400MTP digitaalset ühenduvust automatiseeritud juhtimiseks ja andmevahetuseks. Tänapäevased laborikeskkonnad tuginevad üha enam võrku ühendatud seadmetele, mida saab kaugjuhtida, jälgida ja integreerida laboriinfosüsteemidesse. Seetõttu pakub mikroplaadi sonikaator mitut hästi dokumenteeritud avatud liidest, mis hõlbustavad suhtlust automatiseerimisplatvormide ja juhtimistarkvaraga.
Peamised side- ja integreerimisfunktsioonid on järgmised:
- kaugjuhtimine XML- ja JSON-põhiste sideprotokollide kaudu
- ühilduvus ModBUS-iga tööstuslike ja laboriautomaatikasüsteemide jaoks
- SYSLOG-i tugi sündmuste logimiseks ja süsteemi jälgimiseks
Need avatud standarditel põhinevad liidesed võimaldavad laboritel integreerida UIP400MTP keerukatesse automatiseeritud töövoogudesse ja digitaalsetesse laboritaristutesse. Selle tulemusel saavad teadlased rakendada täielikult automatiseeritud protsesse, kus mikroplaadi ultraheli töötlusest saab suurema katsevoo integreeritud etapp.
Suure läbilaskevõimega PCR-analüüsid 96-süvendilise plaadi sonikaatoriga UIP400MTP
Täiustatud bioteadused ja uuringud analüüsisonikaatoriga
Kuna bioteaduslikud uuringud liiguvad üha enam suurema läbilaskevõime, väiksemate reaktsioonimahtude ja automatiseeritud töövoogude suunas, muutuvad analüüside miniaturiseerimist toetavad tehnoloogiad üha olulisemaks. Usaldusväärne proovide ettevalmistamine on jätkuvalt katse õnnestumise võtmetegur, eriti kui sadu või tuhandeid proove tuleb töödelda identsetes tingimustes.
Tänu suure läbilaskevõimega ultraheli töötlusele ja ühtlasele energiajaotusele kogu mikroplaadi ulatuses pakub UIP400MTP teadlastele võimsat vahendit skaleeritavaks ja reprodutseeritavaks proovide ettevalmistamiseks. Selle automatiseerimiseks valmis disain, digitaalne ühenduvus ja ühilduvus standardsete mikroplaatidega teevad sellest ideaalse lahenduse laboritele, mis soovivad sujuvamaks muuta analüüside arendamist, säilitades samal ajal teadusliku täpsuse.
Sel viisil aitab mikroplaadi sonikaator UIP400MTP lihtsustada üht tänapäevaste laboritöövoogude keskset väljakutset: järjepideva ja kvaliteetse proovide ettevalmistuse saavutamist üha miniaturiseeritumates ja automatiseeritumates katsekeskkondades.
Suure läbilaskevõimega analüüside ultraheli töötlus 96-süvendilise plaadi sonikaatoriga UIP400MTP
Kirjandus / viited
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Lauren E. Cruchley-Fuge, Martin R. Jones, Ossama Edbali, Gavin R. Lloyd, Ralf J. M. Weber, Andrew D. Southam, Mark R. Viant (2024): Automated extraction of adherent cell lines from 24-well and 96-well plates for multi-omics analysis using the Hielscher UIP400MTP sonicator and Beckman Coulter i7 liquid handling workstation. Metabomeeting 2024, University of Liverpool, 26-28th November 2024.
- De Oliveira A, Cataneli Pereira V, Pinheiro L, Moraes Riboli DF, Benini Martins K, Ribeiro de Souza da Cunha MDL (2016): Antimicrobial Resistance Profile of Planktonic and Biofilm Cells of Staphylococcus aureus and Coagulase-Negative Staphylococci. International Journal of Molecular Sciences 17(9):1423; 2016.
- Martins KB, Ferreira AM, Pereira VC, Pinheiro L, Oliveira A, Cunha MLRS (2019): In vitro Effects of Antimicrobial Agents on Planktonic and Biofilm Forms of Staphylococcus saprophyticus Isolated From Patients With Urinary Tract Infections. Frontiers in Microbiology 2019.
- Dreyer J., Ricci G., van den Berg J., Bhardwaj V., Funk J., Armstrong C., van Batenburg V., Sine C., VanInsberghe M.A., Marsman R., Mandemaker I.K., di Sanzo S., Costantini J., Manzo S.G., Biran A., Burny C., Völker-Albert M., Groth A., Spencer S.L., van Oudenaarden A., Mattiroli F. (2024): Acute multi-level response to defective de novo chromatin assembly in S-phase. Molecular Cell 2024.
- Mochizuki, Chika; Taketomi, Yoshitaka; Irie, Atsushi; Kano, Kuniyuki; Nagasaki, Yuki; Miki, Yoshimi; Ono, Takashi; Nishito, Yasumasa; Nakajima, Takahiro; Tomabechi, Yuri; Hanada, Kazuharu; Shirouzu, Mikako; Watanabe, Takashi; Hata, Kousuke; Izumi, Yoshihiro; Bamba, Takeshi; Chun, Jerold; Kudo, Kai; Kotani, Ai; Murakami, Makoto (2024): Secreted phospholipase PLA2G12A-driven lysophospholipid signaling via lipolytic modification of extracellular vesicles facilitates pathogenic Th17 differentiation. BioRxiv 2024.
- Cosenza-Contreras M, Seredynska A, Vogele D, Pinter N, Brombacher E, Cueto RF, Dinh TJ, Bernhard P, Rogg M, Liu J, Willems P, Stael S, Huesgen PF, Kuehn EW, Kreutz C, Schell C, Schilling O. (2024): TermineR: Extracting information on endogenous proteolytic processing from shotgun proteomics data. Proteomics. 2024.
Korduma kippuvad küsimused
Mis on analüüs (assay)?
Analüüs (assay) on analüütiline protseduur, mida kasutatakse bioloogilise molekuli, rakupopulatsiooni või biokeemilise protsessi esinemise, kontsentratsiooni, aktiivsuse või funktsionaalse toime kvalitatiivseks tuvastamiseks või kvantitatiivseks mõõtmiseks proovis. Analüüsid on elusloodusteaduste, biokeemia ja farmaatsiauuringute põhivahendid, mis võimaldavad teadlastel uurida molekulaarseid interaktsioone, ensüümide aktiivsust, geeniekspressiooni, rakkude elujõulisust ja paljusid teisi bioloogilisi parameetreid kontrollitud katsetingimustes.
Millised on levinumad analüüsid?
Elusloodusteaduslikus uurimistöös kuuluvad levinumate analüüside hulka ensüümseotud immunosorbentanalüüsid (ELISA) valkude või antikehade tuvastamiseks, polümeraasi ahelreaktsiooni (PCR) ja kvantitatiivse PCR-i (qPCR) analüüsid nukleiinhapete tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks, rakkude elujõulisuse analüüsid, näiteks MTT- või resasuriinanalüüsid, geeniregulatsiooni uurimiseks kasutatavad reportergeeni analüüsid ning katalüütilisi reaktsioone mõõtvad ensüümi aktiivsuse analüüsid. Lisaks kasutatakse biotehnoloogias ja farmaatsiaarenduses laialdaselt DNA/RNA eraldamise analüüse, valgu kvantifitseerimise analüüse (nt Bradfordi või BCA analüüsid) ning suure läbilaskevõimega sõelumisanalüüse.
Millised on analüüside 4 tüüpi?
Analüüse jagatakse sageli neljaks peamiseks tüübiks, lähtudes kasutatavast analüütilisest põhimõttest.
- Biokeemilised analüüsid mõõdavad biomolekulide, näiteks ensüümide, valkude või metaboliitide aktiivsust või kontsentratsiooni kontrollitud reaktsioonikeskkonnas.
- Rakupõhised analüüsid hindavad bioloogilisi protsesse elusrakkudes, näiteks rakkude proliferatsiooni, tsütotoksilisust, signaaliradu või geeniekspressiooni.
- Immuunanalüüsid kasutavad antigeeni–antikeha interaktsioone, et tuvastada kindlaid valke või biomarkereid suure spetsiifilisusega.
- Seondumisanalüüsid analüüsivad molekulide vahelist interaktsiooni, näiteks ligandi–retseptori seondumist või valk–valk interaktsioone, mis on eriti olulised ravimiavastuses ja farmakoloogilistes uuringutes.
Mis vahe on analüüsil ja testil?
Erinevus analüüsi ja testi vahel seisneb peamiselt nende teaduslikus ulatuses ja kontekstis. Analüüs on tavaliselt standardiseeritud analüütiline protseduur, mis on mõeldud kindla bioloogilise või keemilise parameetri mõõtmiseks määratletud metoodikaga ning mida kasutatakse sageli teadustöös, ravimiarenduses ja kvaliteedikontrollis. Test on laiem mõiste, mis tähistab mis tahes hindamist või uurimist, mis tehakse millegi olemasolu, seisundi või toimivuse kindlakstegemiseks. Teaduslikes ja kliinilistes kontekstides põhinevad paljud diagnostilised testid analüüsidel, kuid mõiste „test“ võib viidata ka mitteanalüütilistele hindamistele või lihtsustatud diagnostilistele protseduuridele.
Kas mikroplaadi sonikaator UIP400MTP sobib suure läbilaskevõimega proovide ettevalmistamiseks?
Jah, UIP400MTP on fokuseeritud kontaktivaba sonikaator, mis sujuvamaks muudab mikroplaatidega töövooge. UIP400MTP töötleb mis tahes 6-, 12-, 24-, 48-, 96- ja 384-süvendilisi plaate ning hõlbustab proovide ettevalmistamist nii keskmise kui ka suure läbilaskevõimega.
Loe lähemalt keskmise ja suure läbilaskevõimega proovide ettevalmistamisest fokuseeritud kontaktivaba sonikaatoriga!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laborimudelitest kuni tööstusliku mõõtkavani.