Analīžu miniaturizācija, ko nodrošina apstrāde ar ultraskaņu ar lielu paraugu caurlaidspēju
Analīžu miniaturizācija ir viena no noteicošajām tendencēm mūsdienu dzīvības zinātņu pētniecībā. Laboratorijām cenšoties apstrādāt vairāk paraugu, vienlaikus samazinot reaģentu patēriņu un eksperimentu izmaksas, mazāki reakciju tilpumi un darbplūsmas, kurās izmanto mikroplates, arvien biežāk aizstāj tradicionālās analīzes mēģenēs. Šī pāreja uz analīžu miniaturizāciju ļauj pētniekiem paātrināt analīžu izstrādi, saīsināt eksperimentu ciklus un, pateicoties lielākam paraugu blīvumam, iegūt uzticamākas datu kopas.
Analīžu miniaturizācijas izaicinājumi
Miniaturizētas analīzes rada arī tehniskus izaicinājumus. Strādājot ar maziem paraugu tilpumiem mikroplatēs ar lielu iedobju blīvumu, visās iedobēs jānodrošina ļoti vienāda paraugu sagatavošana. Apstrādes apstākļu atšķirības var ātri radīt nekonsekventus rezultātus, īpaši darbplūsmās, kas ietver šūnu sagraušanu, nukleīnskābju ekstrakciju, olbaltumvielu izolēšanu vai nanodaļiņu disperģēšanu. Tāpēc visu paraugu vienmērīgas apstrādes nodrošināšana kļūst izšķiroši svarīga datu uzticamības un eksperimentu reproducējamības saglabāšanai.
Pārvariet analīžu miniaturizācijas izaicinājumus ar UIP400MTP
Mikroplašu ultraskaņas apstrādes ierīce UIP400MTP risina šos izaicinājumus, nodrošinot apstrādi ar ultraskaņu ar lielu paraugu caurlaidspēju tieši standarta daudziedobju platēs. Tā vietā, lai apstrādātu paraugus atsevišķi, sistēma vienlaikus pievada ultraskaņas enerģiju visai mikroplatei. Šī pieeja nodrošina vienādus ultraskaņas apstrādes apstākļus katrā iedobē, vienlaikus ievērojami palielinot apstrādes ātrumu. Tādējādi pētnieki var netraucēti integrēt paraugu sagatavošanu ar ultraskaņu mūsdienīgās darbplūsmās ar lielu paraugu caurlaidspēju.
Apstrāde ar ultraskaņu jau sen ir pārbaudīta metode dzīvības zinātņu laboratorijās. Ultraskaņa efektīvi sagrauj šūnu membrānas, fragmentē DNS, ekstrahē intracelulārās biomolekulas un disperģē daļiņas. Tomēr tradicionālajām ultraskaņas apstrādes metodēm bieži ir nepieciešamas sistēmas ar zondēm vai katras mēģenes atsevišķa apstrāde, kas var ierobežot paraugu caurlaidspēju, strādājot ar lielu paraugu skaitu. Savukārt UIP400MTP ļauj laboratorijām vienlaikus apstrādāt veselas mikroplates, novēršot nepieciešamību atkārtoti veikt darbības ar atsevišķiem paraugiem un nodrošinot patiesi mērogojamas darbplūsmas.
Mikroplašu ultraskaņas apstrādes ierīces UIP400MTP priekšrocības
Viena no galvenajām UIP400MTP priekšrocībām ir spēja nodrošināt vienmērīgu ultraskaņas enerģijas sadalījumu visās mikroplates iedobēs. Vienādi ultraskaņas apstrādes apstākļi ir būtiski reproducējamības saglabāšanai analīzēs ar lielu paraugu caurlaidspēju, īpaši salīdzinot simtiem paraugu vienā eksperimentā. Vienlaikus apstrādājot visas iedobes ar identiskiem parametriem, UIP400MTP nodrošina vienādus apstrādes apstākļus katram paraugam.
Šī iespēja ir noderīga plašā dzīvības zinātņu lietojumu klāstā, kuros nepieciešama kontrolēta apstrāde ar ultraskaņu. Pētnieki izmanto apstrādi ar ultraskaņu ar lielu paraugu caurlaidspēju tādiem uzdevumiem kā:
- šūnu līze un šūnu solubilizācija molekulārajai analīzei
- DNS un RNS ekstrakcija no bioloģiskajiem paraugiem
- DNS fragmentēšana genomikas darbplūsmām
- olbaltumvielu ekstrakcija proteomikai un bioķīmiskajiem pētījumiem
- nākamās paaudzes sekvenēšanas (NGS) bibliotēku sagatavošana
- nanodaļiņu disperģēšana nanobiotehnoloģijas pētījumos
- šūnu vai bioplēvju atdalīšana no virsmām
Tā kā apstrāde ar ultraskaņu visā platē tiek veikta vienmērīgi, eksperimentālā mainība tiek samazināta līdz minimumam un turpmākās analītiskās darbplūsmas kļūst uzticamākas.
Vēl viens svarīgs analīžu miniaturizācijas aspekts ir arvien plašāka laboratoriju automatizācijas un robotizētu darbstaciju ieviešana. Automatizētas šķidrumu apstrādes sistēmas un integrētas robotizētas platformas ļauj laboratorijām apstrādāt lielu paraugu skaitu ar minimālu manuālu iejaukšanos. Lai nodrošinātu darbu šādā vidē, laboratoriju iekārtām jābūt projektētām tā, lai tās varētu netraucēti integrēt automatizētās sistēmās.
UIP400MTP nodrošina uzticamu paraugu sagatavošanu un vieglu integrāciju esošajās laboratorijas darbplūsmās
Integrācija automatizētās laboratorijas darbstacijās
UIP400MTP ir izstrādāts, ņemot vērā šo prasību. Tā vienkāršā konstrukcija, nelielā aizņemtā platība un ļoti izturīgais ierīces korpuss ļauj to viegli iekļaut automatizētās laboratorijas darbstacijās. Sistēmu var integrēt robotizētās darbplūsmās līdzās automatizētām šķidrumu apstrādes ierīcēm, mikroplašu lasītājiem un citām augstas caurlaidspējas analītiskajām iekārtām. Šī saderība padara to īpaši piemērotu laboratorijām, kurās veic automatizētas šūnu analīzes, īsteno genomikas darbplūsmas vai veic skrīninga eksperimentus, kuros izšķiroša nozīme ir reproducējamībai un iespējai palielināt apstrādes mērogu. Lasiet vairāk par UIP400MTP integrāciju automatizētās šķidrumu apstrādes sistēmās!
| Ultraskaņas apstrādes ierīce: galvenās priekšrocības robotizētai automatizācijai | Kāpēc tas ir svarīgi |
| Standarta plašu atbalsts | Darbojas ar SBS formātiem, kurus roboti jau apstrādā. |
| Augsta paraugu apstrādes caurlaidspēja | Paralēla apstrāde ar ultraskaņu saīsina ciklu ilgumu. |
| Tālvadība un datu reģistrēšana | Nodrošina darbību bez uzraudzības un izsekojamību. |
| Bezkontakta apstrāde ar ultraskaņu | Mazāks piesārņojuma risks un labāks plašu hermētiskums. |
| Temperatūras kontrole | Saglabā paraugu integritāti automatizētos apstrādes ciklos. |
| Pielāgojamība dažādiem iedobju formātiem | Atbilst mainīgajām automatizētas paraugu apstrādes caurlaidspējas vajadzībām. |
Saderība ar laboratorijas programmatūru
Papildus mehāniskajai integrācijai UIP400MTP atbalsta digitālo savienojamību automatizētai vadībai un datu apmaiņai. Mūsdienu laboratorijās arvien biežāk izmanto tīklā savienotas iekārtas, kuras var attālināti vadīt, uzraudzīt un integrēt laboratorijas informācijas sistēmās. Tādēļ mikroplašu ultraskaņas apstrādes ierīce nodrošina vairākas labi dokumentētas atvērtas saskarnes, kas atvieglo saziņu ar automatizācijas platformām un vadības programmatūru.
Galvenās saziņas un integrācijas iespējas ietver:
- tālvadību, izmantojot uz XML un JSON balstītus saziņas protokolus
- saderību ar ModBUS rūpniecības un laboratoriju automatizācijas sistēmām
- SYSLOG atbalstu notikumu reģistrēšanai un sistēmas uzraudzībai
Šīs uz atvērtiem standartiem balstītās saskarnes ļauj laboratorijām iekļaut UIP400MTP sarežģītās automatizētās darbplūsmās un digitālajā laboratoriju infrastruktūrā. Tādējādi pētnieki var ieviest pilnībā automatizētus procesus, kuros mikroplašu apstrāde ar ultraskaņu kļūst par integrētu posmu plašākā eksperimentu norises procesā.
Augstas caurlaidspējas PCR analīzes ar 96 iedobju plašu ultraskaņas apstrādes ierīci UIP400MTP
Progresīvi dzīvības zinātņu pētījumi ar analīzēm paredzēto ultraskaņas apstrādes ierīci
Dzīvības zinātņu pētījumiem turpinot virzīties uz augstāku paraugu apstrādes caurlaidspēju, mazākiem reakciju tilpumiem un automatizētām darbplūsmām, tehnoloģijas, kas atbalsta analīžu miniaturizāciju, kļūst arvien svarīgākas. Uzticama paraugu sagatavošana joprojām ir būtisks faktors veiksmīgu eksperimentu nodrošināšanā, jo īpaši tad, ja identiskos apstākļos jāapstrādā simtiem vai tūkstošiem paraugu.
Nodrošinot augstas caurlaidspējas apstrādi ar ultraskaņu un vienmērīgu enerģijas sadalījumu visā mikroplašu laukumā, UIP400MTP sniedz pētniekiem jaudīgu rīku reproducējamai paraugu sagatavošanai ar iespēju palielināt apstrādes mērogu. Tā automatizācijai pielāgotā konstrukcija, digitālā savienojamība un saderība ar standarta mikroplatēm padara to par ideālu risinājumu laboratorijām, kuras vēlas racionalizēt analīžu izstrādi, vienlaikus saglabājot zinātnisko stingrību.
Tādējādi mikroplašu ultraskaņas apstrādes ierīce UIP400MTP palīdz vienkāršot viena no galvenajiem mūsdienu laboratoriju darbplūsmu izaicinājumiem risināšanu: nodrošināt konsekventu, kvalitatīvu paraugu sagatavošanu arvien vairāk miniaturizētā un automatizētā eksperimentālajā vidē.
Augstas caurlaidspējas analīžu apstrāde ar ultraskaņu ar 96 iedobju plašu ultraskaņas apstrādes ierīci UIP400MTP
Literatūra / Atsauces
- 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.
Biežāk uzdotie jautājumi
Kas ir analīze?
Analīze ir analītiska procedūra, ko izmanto, lai kvalitatīvi noteiktu vai kvantitatīvi izmērītu bioloģiskas molekulas, šūnu populācijas vai bioķīmiska procesa klātbūtni, koncentrāciju, aktivitāti vai funkcionālo ietekmi paraugā. Analīzes ir būtiski instrumenti dzīvības zinātnēs, bioķīmijā un farmācijas pētniecībā, kas ļauj zinātniekiem kontrolētos eksperimentālos apstākļos pētīt molekulāro mijiedarbību, enzīmu aktivitāti, gēnu ekspresiju, šūnu dzīvotspēju un daudzus citus bioloģiskos parametrus.
Kādas ir visizplatītākās analīzes?
Dzīvības zinātņu pētniecībā visizplatītākās analīzes ietver enzīmsaistītās imūnsorbcijas analīzes (ELISA) olbaltumvielu vai antivielu noteikšanai, polimerāzes ķēdes reakcijas (PCR) un kvantitatīvās PCR (qPCR) analīzes nukleīnskābju noteikšanai un kvantitatīvai novērtēšanai, šūnu dzīvotspējas analīzes, piemēram, MTT vai rezazurīna analīzes, reportiergēnu analīzes gēnu regulācijas izpētei un enzīmu aktivitātes analīzes, kurās mēra katalītiskās reakcijas. Turklāt biotehnoloģijā un zāļu izstrādē plaši izmanto analīzes DNS/RNS ekstrakcijai, olbaltumvielu kvantitatīvai noteikšanai (piemēram, Bredforda vai BCA analīzes) un augstas caurlaidspējas skrīninga analīzes.
Kādi ir 4 analīžu veidi?
Analīzes bieži iedala četros galvenajos veidos atbilstoši izmantotajam analītiskajam principam.
- Bioķīmiskās analīzes mēra biomolekulu, piemēram, enzīmu, olbaltumvielu vai metabolītu, aktivitāti vai koncentrāciju kontrolētā reakcijas vidē.
- Šūnu analīzes novērtē bioloģiskos procesus dzīvās šūnās, piemēram, šūnu proliferāciju, citotoksicitāti, signālu pārneses ceļus vai gēnu ekspresiju.
- Imūnanalīzes izmanto antigēna–antivielas mijiedarbību, lai ar augstu specifiskumu noteiktu konkrētas olbaltumvielas vai biomarķierus.
- Saistīšanās analīzes analizē molekulu mijiedarbību, piemēram, liganda–receptora saistīšanos vai olbaltumvielu–olbaltumvielu mijiedarbību, kas ir īpaši svarīgi zāļu atklāšanā un farmakoloģiskajos pētījumos.
Kāda ir atšķirība starp analīzi un testu?
Atšķirība starp analīzi un testu galvenokārt ir to zinātniskajā tvērumā un kontekstā. Analīze parasti ir standartizēta analītiska procedūra, kas paredzēta konkrēta bioloģiska vai ķīmiska parametra mērīšanai ar noteiktu metodiku un ko bieži izmanto pētniecībā, zāļu izstrādē un kvalitātes kontrolē. Tests ir plašāks jēdziens, kas apzīmē jebkādu novērtēšanu vai pārbaudi, ko veic, lai noteiktu kaut kā klātbūtni, stāvokli vai darbības rādītājus. Zinātniskajā un klīniskajā kontekstā daudzi diagnostiskie testi ir balstīti uz analīzēm, taču termins “tests” var apzīmēt arī neanalītisku novērtēšanu vai vienkāršotas diagnostikas procedūras.
Vai mikroplašu ultraskaņas apstrādes ierīce UIP400MTP ir piemērota paraugu sagatavošanai ar augstu caurlaidspēju?
Jā, UIP400MTP ir fokusētas bezkontakta ultraskaņas apstrādes ierīce, kas racionalizē darbplūsmas mikroplatēs. UIP400MTP var apstrādāt jebkuras 6, 12, 24, 48, 96 un 384 iedobīšu plates un viegli nodrošina paraugu sagatavošanu ar vidēju un augstu caurlaidspēju.
Lasiet vairāk par paraugu sagatavošanu ar vidēju un augstu caurlaidspēju, izmantojot fokusētas bezkontakta ultraskaņas apstrādes ierīci!
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no laboratorijas mēroga līdz rūpnieciskam mērogam.