Integracija sonikatora za mikroploče UIP400MTP u laboratorijsku automatizaciju
Sonikator za ploče s više jažica Hielscher UIP400MTP posebno je konstruiran za ujednačenu ultrazvučnu obradu mikrotitarskih ploča uz visok kapacitet obrade, čime zadovoljava ključnu potrebu u automatiziranim radnim procesima pripreme uzoraka u genomici, proteomici, dijagnostici i otkrivanju lijekova. Njegova konstrukcija, mogućnosti sučelja i radne značajke čine ga izrazito prikladnim za besprijekornu integraciju u suvremene automatizirane sustave za rukovanje tekućinama – uključujući uređaje za rukovanje tekućinama i robotske radne ćelije na platformama kao što su Tecan, Hamilton i Beckman Coulter.
Što je UIP400MTP i zašto je važan za automatizaciju
UIP400MTP je visokoučinkoviti sonikator za ploče s više jažica snage 400 W i frekvencije 20 kHz koji može precizno i ujednačeno prenositi ultrazvučnu energiju u sve jažice standardnih ploča s više jažica (npr. formata sa 6, 12, 24, 48, 96 i 384 jažice). Ta ujednačenost omogućuje reproducibilnu obradu uzoraka potrebnu za daljnja ispitivanja i analize.
Za razliku od tradicionalnih sonikatora sa sondom, komora za beskontaktnu sonikaciju uređaja UIP400MTP sonificira ploče neizravno kroz njihovo dno, čime se uklanja potreba za uranjanjem sondi u uzorke i smanjuje rizik od unakrsne kontaminacije. Njegova kompatibilnost sa standardnim laboratorijskim pločama (bez potrošnog materijala specifičnog za proizvođača) dodatno pojednostavljuje integraciju u automatizirane radne procese koji se oslanjaju na standardne SBS formate.
UIP400MTP sonikator za fokusiranu sonikaciju – prikladan za integraciju u automatizirane sustave za rukovanje tekućinama
Integracija s automatiziranim uređajima za rukovanje tekućinama: ključni čimbenici
- Kompatibilnost sa standardnim pločama
UIP400MTP prihvaća sve standardne formate ploča s više jažica, uključujući PCR i mikrotitarske ploče, čime omogućuje radne procese bez ograničenja povezanih sa specijaliziranim potrošnim materijalom. To je izravno usklađeno s radnim platformama automatiziranih sustava koje prihvaćaju ploče prema SBS standardu.
Zašto je to važno: roboti proizvođača Tecan, Hamilton i Beckman premještaju ploče s položaja na radnoj platformi, iz slagača ploča, inkubatora i čitača – a što je ploča standardiziranija, to je lakše uključiti dodatne korake obrade poput sonikacije bez promjene geometrije ploče ili logike rukovanja. - Beskontaktna, paralelna obrada
Budući da UIP400MTP obrađuje sve uzorke na ploči istodobno i bez sondi koje ostvaruju fizički kontakt, korak sonikacije postaje zasebna, ponovljiva šaržna operacija koja se prirodno uklapa u automatizirane slijedove kao što su:→ Vađenje ploče iz slagača ploča
→ Pipetiranje uzorka u jažice
→ Premještanje na stanicu za sonikaciju UIP400MTP
→ Daljinsko pokretanje ciklusa sonikacije
→ Vraćanje ploče na robotsku radnu platformu
→ Nastavak daljnjih koraka (analiza, detekcija itd.)Takav šaržni način obrade povećava kapacitet obrade i smanjuje varijabilnost među jažicama i pločama.
- Daljinsko upravljanje i bilježenje podataka
UIP400MTP uključuje daljinsko upravljanje putem preglednika i ugrađenu funkciju bilježenja podataka na SD karticu. Korisnici mogu konfigurirati, pokretati i pratiti cikluse sonikacije u automatiziranoj radnoj ćeliji bez izravne fizičke intervencije te izvoziti strojno čitljive datoteke zapisa postupka (CSV) radi sljedivosti i usklađenosti sa zahtjevima.
Značenje za automatizaciju:
Robotski upravljački sustavi (ili sustavi posredničkog softvera) mogu:- Programski pokretati sonikaciju putem API-ja preglednika ili vremenski zakazane skripte,
- Pratiti tijek postupka (npr. proteklo vrijeme, temperaturu),
- Prikupljati metapodatke o sonikaciji radi integracije u LIMS ili ELN,
- Upotrebljavati datoteke s zapisima ciklusa za evidenciju šarži, izvješćivanje o usklađenosti sa zahtjevima te osiguranje i kontrolu kvalitete (QA/QC).
- Infrastruktura za regulaciju temperature
Uređaj uključuje priključke za vanjski recirkulacijski rashladni uređaj i temperaturni senzor PT100 za regulaciju temperature uzoraka tijekom sonikacije. To omogućuje automatiziranim radnim procesima očuvanje cjelovitosti uzoraka čak i za osjetljiva ispitivanja – što je čest zahtjev pri pripremi uzoraka za genomiku i proteomiku.
U automatiziranim sustavima to se dobro uklapa u laboratorijsku infrastrukturu koja već upotrebljava vanjske rashladne uređaje, inkubatore ili sustave za regulaciju okolišnih uvjeta kojima upravlja sustav za raspoređivanje robotskih zadataka.
| Aspekt integracije | Ključne značajke uređaja UIP400MTP u automatizaciji | Prednosti u robotskim radnim procesima velikog kapaciteta obrade |
| Kompatibilnost s pločama | Podržava standardne mikroploče SBS formata (npr. s 6–1536 jažica); nije potreban potrošni materijal specifičan za proizvođača. Osmišljen za ujednačenu sonikaciju ploča. | Besprijekorna integracija sa sustavima za rukovanje tekućinama i slagačima ploča; pojednostavljuje raspored radne platforme i logiku rukovanja pločama. |
| Način sonikacije | Beskontaktni prijenos ultrazvučne energije kroz dna ploča; istodobna obrada svih jažica. | Serijska obrada koja povećava kapacitet obrade i ujednačenost; smanjuje ručno rukovanje i rizik od kontaminacije. |
| Daljinsko upravljanje i zapisivanje podataka | Daljinsko upravljanje putem preglednika i ugrađeno zapisivanje podataka na SD karticu radi bilježenja podataka o postupku i sljedivosti. | Omogućuje rad bez nadzora, automatizirano praćenje i integraciju metapodataka o sonikaciji u LIMS/ELN radi osiguravanja sukladnosti. |
| Upravljanje temperaturom | Priključci za vanjske rashladne uređaje i temperaturne senzore PT100 radi očuvanja integriteta uzoraka tijekom obrade. | Ključno za osjetljive analize; podržava automatizaciju radnih procesa koji zahtijevaju kontrolu temperature bez ručne intervencije. |
| Složenost integracije u radnu platformu | Minimalna – sonikacija postaje zaseban korak obrade ploče koji se pokreće daljinski; nije potrebno poravnavanje sondi. Mali prostorni zahtjevi i vrlo robusna konstrukcija olakšavaju integraciju. | Smanjuje složenost programiranja robota i rizik od mehaničkih pogrešaka pri postavljanju ploča. |
| Model kapaciteta obrade | Paralelna obrada cijele ploče umjesto pojedinačnih jažica. | Skraćuje vrijeme obrade po ploči i povećava statističku snagu u radnim procesima probira. |
| Rizik od kontaminacije | Beskontaktna sonikacija svodi kontakt tekućine s mehaničkim dijelovima na najmanju mjeru. | Smanjuje potrebu za validacijom čišćenja i zabrinutost zbog unakrsne kontaminacije pri automatiziranoj obradi više ploča. |
| Skalabilnost | Kompatibilan s nizom formata ploča s više jažica bez promjena hardvera. | Podržava prelazak s ploča niske gustoće jažica na ploče visoke gustoće jažica unutar istog automatiziranog procesa. |
Praktična integracija radnih procesa u automatizaciju
U tipičnoj robotskoj radnoj ćeliji velikog kapaciteta obrade (npr. Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek), UIP400MTP može se integrirati kao:
- Stanica za sonikaciju na radnoj platformi
Postavljen na namjenski položaj na radnoj platformi ili u perifernu stanicu, gdje:
Robot postavlja ploče napunjene uzorcima izravno u UIP400MTP,
Sonikacija se pokreće daljinski,
Robot preuzima obrađene ploče i premješta ih na sljedeće korake obrade (npr. dodavanje reagensa ili detekciju).Prednosti:
- Minimalne pogreške pri manipulaciji pločama,
- Potpuna uključenost u automatizirani slijed,
- Smanjuje angažman operatera.
- Bočni ili periferni modul
UIP400MTP može se postaviti izvan radne platforme, ali povezati putem sustava za planiranje putanje robota (slagača ploča ili sučelja za stogove ploča).Prednosti takvog postavljanja uključuju:
- Jasno odvajanje sonikacije (moguće buke/vibracija) od glavne radne platforme,
- Lakše postavljanje u kućište radi sigurnosti i izolacije vibracija,
- Fleksibilno planiranje putanje sa sustavima za slaganje ploča.
Detaljan pregled prednosti automatizacije
Povećanje kapaciteta obrade
Istodobna sonikacija cijelih ploča drastično skraćuje vrijeme obrade po ploči u usporedbi s uzastopnim umetanjem sonde. Kod velikih serija uzoraka to smanjuje uska grla u radnim procesima kao što su priprema NGS knjižnica, ekstrakcija proteina ili metabolomika.
Ponovljivost i ujednačenost
Projektiran za isporuku gotovo jednake energije svim jažicama, UIP400MTP znatno poboljšava usporedivost među jažicama. Ujednačenost se može dokazati standardiziranim ispitivanjima (npr. erozijom aluminijske folije i prepoznavanjem emulzije).
Skalabilnost i fleksibilnost
Mogućnost sonikacije različitih formata ploča s više jažica istim instrumentom znači da se automatizirani procesi mogu proširiti s 96 na 1536 jažica bez promjene opreme ili slijeda rukovanja.
Smanjeni troškovi potrošnog materijala
Upotreba standardnih laboratorijskih ploča (bez potrošnog materijala specifičnog za proizvođača) svodi operativne troškove na najmanju mjeru – što je značajna prednost pri proširivanju automatiziranih sustava.
Poboljšana kontrola procesa
Uz programabilne parametre amplitude, trajanja i temperature, laboratoriji mogu izraditi definirane protokole koji se uklapaju u automatizirane rutine, uz automatsko bilježenje podataka za provjeru procesa i kontrolu kvalitete.
UIP400MTP podržava automatizirane radne postupke u područjima kao što su:
- Liza stanica uz visok kapacitet obrade za pripremu uzoraka za genomiku ili proteomiku,
- Fragmentacija DNA/RNA u radnim postupcima NGS-a,
- Ekstrakcija proteina za masenu spektrometriju ili imunotestove,
- Minijaturizacija testova (npr. priprema pločica za PCR ili ELISA-u),
- Odvajanje stanica od podloge ili homogenizacija u radnim postupcima mikrobiologije i stanične biologije.
Integracija uređaja UIP400MTP – od jednostavnog mrežnog povezivanja do robotskog rukovanja tekućinama
Hielscher sonikator za više pločica lako se povezuje s laboratorijskim softverom i jednostavno se integrira u automatizirane sustave. Od digitalnog upravljanja do robotskog rukovanja tekućinama, UIP400MTP bez poteškoća se uklapa u suvremene laboratorijske radne postupke – pomažući u pojednostavljenju procesa, poboljšanju ponovljivosti i učinkovitosti testova.
Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta proizvedena u Njemačkoj
Hielscher ultrazvučni uređaji dobro su poznati po najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućuju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Hielscher ultrazvučni uređaji lako podnose teške uvjete i zahtjevna okruženja.
Hielscher Ultrasonics je tvrtka s ISO certifikatom koja poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i jednostavnim rukovanjem. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji sukladni su zahtjevima za oznaku CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Literatura / reference
- 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.
- Qiyun Liang, Christoph Ratzke (2025): Lysing diverse bacteria with the Hielscher UIP400MTP for DNA sequencing. Protocol Uni Tübingen 2025.
- 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.
- 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.
- Wang Y., Joshu C.E., Curtis S.D., Douville C., Burk V.A., Ru M., Popoli M., Ptak J., Dobbyn L., Silliman N., Coresh J., Boerwinkle E., Prizment A., Bettegowda C., Kinzler K.W., Papadopoulos N., Platz E.A., Vogelstein B. (2025): Detection of cancers three years prior to diagnosis using plasma cell-free DNA. Cancer Discovery 2025 May.
Često postavljana pitanja
Što su automatizirani sustavi za rukovanje tekućinama?
Automatizirani sustavi za rukovanje tekućinama robotski su laboratorijski instrumenti namijenjeni aspiraciji, doziranju i prijenosu preciznih volumena tekućina bez ručnog pipetiranja. Upotrebljavaju se za automatizaciju ponavljajućih laboratorijskih zadataka kao što su priprema uzoraka, dodavanje reagensa, razrjeđivanje i priprema testova. Ti sustavi poboljšavaju ponovljivost, kapacitet obrade i točnost, a istodobno smanjuju ljudske pogreške i potrebu za radom. Obično se sastoje od programabilnih robotskih ruku, modula za pipetiranje, softvera za rukovanje tekućinama i položaja na radnoj platformi za laboratorijski pribor kao što su pločice, epruvete i spremnici.
Što su hoteli u uređajima za rukovanje tekućinama?
Hoteli u uređajima za rukovanje tekućinama moduli su za pohranu integrirani u automatizirane platforme za rukovanje tekućinama, u kojima se nalaze složajevi laboratorijskog pribora kao što su mikropločice, stalci s nastavcima za pipete ili spremnici. Omogućuju automatizirano umetanje i vađenje potrošnog materijala tijekom dugotrajnih radnih postupaka ili radnih postupaka s visokim kapacitetom obrade. Hoteli povećavaju autonomiju rada omogućujući sustavu uzastopan pristup većem broju pločica ili stalaka s nastavcima za pipete bez ljudske intervencije.
Što su radne ćelije u sustavima za rukovanje tekućinama?
Radne ćelije u sustavima za rukovanje tekućinama integrirana su automatizacijska okruženja koja okupljaju više laboratorijskih instrumenata oko robota za rukovanje tekućinama radi izvođenja složenih radnih postupaka. Radna ćelija može uključivati uređaje kao što su čitači pločica, inkubatori, centrifuge, uređaji za zatvaranje pločica, skeneri crtičnih kodova i robotske ruke koje prenose laboratorijski pribor između instrumenata. Takva konfiguracija omogućuje automatsko izvođenje više eksperimentalnih koraka unutar usklađenog sustava.
Koje vrste automatiziranih sustava za rukovanje tekućinama postoje?
Različite vrste automatiziranih sustava za rukovanje tekućinama općenito se razvrstavaju prema mehanizmima pipetiranja i opsegu primjene. Uobičajene vrste uključuju uređaje za rukovanje tekućinama s nastavcima koji upotrebljavaju jednokratne nastavke za pipete za visoku preciznost i kontrolu kontaminacije, akustične uređaje za rukovanje tekućinama koji zvučnim valovima prenose nanolitarske kapljice bez fizičkog kontakta te alate s iglama ili sustave s fiksnim nastavcima namijenjene brzom repliciranju pločica i probiru s visokim kapacitetom obrade. Sustavi se mogu razlikovati i prema kapacitetu obrade, od malih stolnih uređaja za rukovanje tekućinama za rutinske laboratorijske zadatke do velikih integriranih platformi za probir i dijagnostiku u industrijskim razmjerima.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih dimenzija.