Assayminiaturisatie mogelijk gemaakt door sonicatie met hoge verwerkingscapaciteit
Assayminiaturisatie is een bepalende trend in modern biowetenschappelijk onderzoek. Nu laboratoria grotere aantallen monsters willen verwerken en tegelijkertijd het reagensverbruik en de experimentele kosten willen verlagen, vervangen kleinere reactievolumes en workflows op basis van microplaten steeds vaker traditionele assays in buisjes. Deze verschuiving naar assayminiaturisatie stelt onderzoekers in staat de ontwikkeling van assays te versnellen, experimentele cycli te verkorten en robuustere datasets te genereren dankzij een hogere monsterdichtheid.
Uitdagingen bij assayminiaturisatie
Geminiaturiseerde assays brengen ook technische uitdagingen met zich mee. Het werken met kleine monstervolumes in microplaten met een hoge dichtheid aan wells vereist een zeer consistente monstervoorbereiding in alle wells. Variaties in de verwerkingsomstandigheden kunnen al snel tot inconsistente resultaten leiden, met name in workflows waarbij celontsluiting, nucleïnezuurextractie, eiwitisolatie of nanodeeltjesdispersie plaatsvindt. Een uniforme behandeling van alle monsters wordt daarom cruciaal voor het behoud van de betrouwbaarheid van gegevens en de reproduceerbaarheid van experimenten.
Overwin uitdagingen bij assayminiaturisatie met de UIP400MTP
De microplaatsonicator UIP400MTP pakt deze uitdagingen aan door sonicatie met hoge verwerkingscapaciteit rechtstreeks in standaard multiwellplaten mogelijk te maken. In plaats van monsters afzonderlijk te verwerken, past het systeem gelijktijdig ultrasone energie toe op de gehele microplaat. Deze aanpak zorgt voor uniforme sonicatieomstandigheden in elke well en verhoogt tegelijkertijd de verwerkingssnelheid drastisch. Hierdoor kunnen onderzoekers ultrasone monstervoorbereiding naadloos integreren in moderne workflows met hoge verwerkingscapaciteit.
Ultrasone verwerking is al lange tijd een beproefde techniek in biowetenschappelijke laboratoria. Ultrasoon geluid ontwricht efficiënt celmembranen, fragmenteert DNA, extraheert intracellulaire biomoleculen en dispergeert deeltjes. Conventionele sonicatiemethoden vereisen echter vaak systemen met een sonde of verwerking per buisje, wat de verwerkingscapaciteit bij het werken met grote aantallen monsters kan beperken. De UIP400MTP stelt laboratoria daarentegen in staat volledige microplaten in één keer te verwerken, waardoor herhaalde afzonderlijke monsterhandelingen niet meer nodig zijn en werkelijk schaalbare workflows mogelijk worden.
De voordelen van de microplaatsonicator UIP400MTP
Een belangrijk voordeel van de UIP400MTP is het vermogen om een uniforme verdeling van ultrasone energie over alle wells van de microplaat te leveren. Consistente sonicatieomstandigheden zijn essentieel voor het behoud van de reproduceerbaarheid van assays met hoge verwerkingscapaciteit, vooral wanneer honderden monsters binnen één experiment worden vergeleken. Door alle wells gelijktijdig met identieke parameters te behandelen, zorgt de UIP400MTP ervoor dat elk monster dezelfde verwerkingsomstandigheden ondergaat.
Deze mogelijkheid ondersteunt een breed scala aan biowetenschappelijke toepassingen die afhankelijk zijn van gecontroleerde ultrasone verwerking. Onderzoekers gebruiken sonicatie met hoge verwerkingscapaciteit voor taken zoals:
- cellysis en celsolubilisatie voor moleculaire analyse
- DNA- en RNA-extractie uit biologische monsters
- DNA-fragmentatie voor genomische workflows
- eiwitextractie voor proteomica en biochemische studies
- bibliotheekvoorbereiding voor next-generation sequencing (NGS)
- nanodeeltjesdispersie in nanobiotechnologisch onderzoek
- het losmaken van cellen of biofilms van oppervlakken
Doordat de ultrasone behandeling uniform over de plaat wordt toegepast, wordt de experimentele variabiliteit geminimaliseerd en profiteren daaropvolgende analytische workflows van een grotere betrouwbaarheid.
Een ander belangrijk aspect van assayminiaturisatie is de toenemende toepassing van laboratoriumautomatisering en robotwerkstations. Geautomatiseerde vloeistofverwerkingssystemen en geïntegreerde robotplatforms stellen laboratoria in staat grote aantallen monsters te verwerken met minimale handmatige tussenkomst. Om deze omgevingen te ondersteunen, moet laboratoriumapparatuur worden ontworpen voor naadloze integratie in geautomatiseerde systemen.
De UIP400MTP zorgt voor betrouwbare monstervoorbereiding en eenvoudige integratie in bestaande laboratoriumworkflows
Integratie in geautomatiseerde laboratoriumwerkstations
De UIP400MTP is met deze vereiste in gedachten ontwikkeld. Het overzichtelijke constructieontwerp, het compacte grondoppervlak en de zeer robuuste behuizing maken eenvoudige inbouw in geautomatiseerde laboratoriumwerkstations mogelijk. Het systeem kan worden geïntegreerd in robotworkflows naast geautomatiseerde vloeistofverwerkingsapparaten, microplaatlezers en andere analytische instrumenten met hoge verwerkingscapaciteit. Deze compatibiliteit maakt het bijzonder geschikt voor laboratoria die geautomatiseerde celassays, genomische workflows of screeningexperimenten uitvoeren waarbij reproduceerbaarheid en schaalbaarheid cruciaal zijn. Lees meer over de integratie van de UIP400MTP in geautomatiseerde vloeistofverwerkingssystemen!
| Sonicator: belangrijkste voordelen voor robotautomatisering | Waarom dit van belang is |
| Ondersteuning voor standaardplaten | Werkt met SBS-formaten die robots al verwerken. |
| Hoge verwerkingscapaciteit | Parallelle sonicatie verkort de cyclustijden. |
| Bediening op afstand en logregistratie | Maakt onbewaakt gebruik en traceerbaarheid mogelijk. |
| Contactloze sonicatie | Lager contaminatierisico en betere plaatafdichting. |
| Temperatuurregeling | Behoudt de integriteit van monsters tijdens geautomatiseerde verwerkingscycli. |
| Schaalbaar voor verschillende wellformaten | Sluit aan bij veranderende eisen aan de verwerkingscapaciteit van automatisering. |
Compatibiliteit met laboratoriumsoftware
Naast mechanische integratie ondersteunt de UIP400MTP digitale connectiviteit voor geautomatiseerde besturing en gegevensuitwisseling. Moderne laboratoriumomgevingen vertrouwen steeds meer op instrumenten die via een netwerk verbonden zijn en op afstand kunnen worden bestuurd, bewaakt en geïntegreerd in laboratoriuminformatiesystemen. De microplaatsonicator biedt daarom verschillende goed gedocumenteerde open interfaces die de communicatie met automatiseringsplatforms en besturingssoftware vergemakkelijken.
Belangrijke communicatie- en integratiefuncties zijn:
- bediening op afstand via communicatieprotocollen op basis van XML en JSON
- compatibiliteit met ModBUS voor industriële automatiseringssystemen en laboratoriumautomatiseringssystemen
- SYSLOG-ondersteuning voor gebeurtenisregistratie en systeembewaking
Deze interfaces op basis van open standaarden stellen laboratoria in staat de UIP400MTP op te nemen in complexe geautomatiseerde workflows en digitale laboratoriuminfrastructuren. Hierdoor kunnen onderzoekers volledig geautomatiseerde processen implementeren waarbij sonicatie van microplaten een geïntegreerde stap binnen een grotere experimentele procesketen wordt.
PCR-assays met hoge verwerkingscapaciteit met de sonicator voor 96-wellplaten UIP400MTP
Geavanceerde biowetenschappen en onderzoek met de assaysonicator
Nu biowetenschappelijk onderzoek zich steeds verder ontwikkelt in de richting van hogere verwerkingscapaciteit, kleinere reactievolumes en geautomatiseerde workflows, worden technologieën die assayminiaturisatie ondersteunen steeds belangrijker. Betrouwbare monstervoorbereiding blijft een sleutelfactor voor het waarborgen van experimenteel succes, vooral wanneer honderden of duizenden monsters onder identieke omstandigheden moeten worden verwerkt.
Door sonicatie met hoge verwerkingscapaciteit en een uniforme energieverdeling over volledige microplaten mogelijk te maken, biedt de UIP400MTP onderzoekers een krachtig hulpmiddel voor schaalbare en reproduceerbare monstervoorbereiding. Het ontwerp dat geschikt is voor automatisering, de digitale connectiviteit en de compatibiliteit met standaardmicroplaten maken het een ideale oplossing voor laboratoria die de ontwikkeling van assays willen stroomlijnen en tegelijkertijd wetenschappelijke nauwkeurigheid willen behouden.
Op deze manier helpt de microplaatsonicator UIP400MTP een van de centrale uitdagingen van moderne laboratoriumworkflows te vereenvoudigen: consistente, hoogwaardige monstervoorbereiding realiseren in steeds verder geminiaturiseerde en geautomatiseerde experimentele omgevingen.
Sonicatie van assays met hoge verwerkingscapaciteit met de sonicator voor 96-wellplaten UIP400MTP
Literatuur / Referenties
- 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.
Veelgestelde vragen
Wat is een assay?
Een assay is een analytische procedure die wordt gebruikt om de aanwezigheid, concentratie, activiteit of het functionele effect van een biologisch molecuul, een celpopulatie of een biochemisch proces in een monster kwalitatief aan te tonen of kwantitatief te meten. Assays zijn fundamentele hulpmiddelen in de biowetenschappen, biochemie en het farmaceutisch onderzoek. Ze stellen wetenschappers in staat moleculaire interacties, enzymactiviteit, genexpressie, cellevensvatbaarheid en vele andere biologische parameters onder gecontroleerde experimentele omstandigheden te bestuderen.
Wat zijn de meest voorkomende assays?
De meest voorkomende assays in biowetenschappelijk onderzoek zijn enzymgekoppelde immunosorbentassays (ELISA) voor het detecteren van eiwitten of antilichamen, polymerasekettingreactie (PCR) en kwantitatieve PCR (qPCR) voor de detectie en kwantificering van nucleïnezuren, assays voor cellevensvatbaarheid zoals MTT- of resazurine-assays, reportergenassays voor het bestuderen van genregulatie en enzymactiviteitsassays die katalytische reacties meten. Daarnaast worden assays voor DNA/RNA-extractie, eiwitkwantificering (bijvoorbeeld Bradford- of BCA-assays) en screeningassays met hoge verwerkingscapaciteit veel gebruikt in de biotechnologie en farmaceutische ontwikkeling.
Wat zijn de 4 soorten assays?
Assays worden vaak ingedeeld in vier hoofdtypen op basis van het gebruikte analytische principe.
- Biochemische assays meten de activiteit of concentratie van biomoleculen zoals enzymen, eiwitten of metabolieten in een gecontroleerde reactieomgeving.
- Celgebaseerde assays evalueren biologische processen in levende cellen, zoals celproliferatie, cytotoxiciteit, signaalroutes of genexpressie.
- Immunoassays gebruiken antigeen–antilichaaminteracties om specifieke eiwitten of biomarkers met hoge specificiteit te detecteren.
- Bindingsassays analyseren de interactie tussen moleculen, bijvoorbeeld ligand–receptorbinding of eiwit–eiwitinteracties, wat vooral belangrijk is bij de ontdekking van geneesmiddelen en in farmacologische studies.
Wat is het verschil tussen een assay en een test?
Het verschil tussen een assay en een test ligt voornamelijk in hun wetenschappelijke reikwijdte en context. Een assay is doorgaans een gestandaardiseerde analytische procedure die is ontworpen om een specifieke biologische of chemische parameter te meten volgens een vastgelegde methodologie, en wordt vaak gebruikt in onderzoek, geneesmiddelenontwikkeling en kwaliteitscontrole. Een test is een bredere term die verwijst naar elke evaluatie of elk onderzoek dat wordt uitgevoerd om de aanwezigheid, toestand of prestaties van iets vast te stellen. In wetenschappelijke en klinische contexten zijn veel diagnostische tests gebaseerd op assays, maar de term “test” kan ook verwijzen naar niet-analytische evaluaties of vereenvoudigde diagnostische procedures.
Is de microplaatsonicator UIP400MTP geschikt voor monstervoorbereiding met hoge verwerkingscapaciteit?
Ja, de UIP400MTP is een gerichte, contactloze sonicator die workflows in microplaten stroomlijnt. De UIP400MTP kan alle platen met 6, 12, 24, 48, 96 en 384 wells verwerken en maakt monstervoorbereiding met middelhoge en hoge verwerkingscapaciteit eenvoudig mogelijk.
Lees meer over monstervoorbereiding met middelhoge en hoge verwerkingscapaciteit met behulp van een gerichte, contactloze sonicator!
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties van laboratoriumformaat tot industrieel formaat.