Integrarea sonicatorului pentru microplăci UIP400MTP în automatizarea de laborator
Sonicatorul pentru plăci cu godeuri multiple Hielscher UIP400MTP este proiectat special pentru procesarea ultrasonică uniformă, de mare capacitate, a plăcilor de microtitrare, răspunzând unei nevoi esențiale în fluxurile de lucru automatizate de pregătire a probelor din genomică, proteomică, diagnostic și descoperirea de medicamente. Designul, capacitățile de interfațare și caracteristicile sale operaționale îl fac foarte potrivit pentru încorporarea fără probleme în sistemele moderne automatizate de manipulare a lichidelor – inclusiv în manipulatoarele de lichide și celulele de lucru robotizate de pe platforme precum Tecan, Hamilton și Beckman Coulter.
Ce este UIP400MTP și de ce contează pentru automatizare
UIP400MTP este un sonicator de înaltă performanță pentru plăci cu godeuri multiple, de 400 W și 20 kHz, capabil să furnizeze energie ultrasonică precisă și uniformă în toate godeurile plăcilor standard cu godeuri multiple (de ex., formate cu 6, 12, 24, 48, 96, 384 de godeuri). Această uniformitate permite procesarea reproductibilă a probelor, necesară pentru testele și analizele ulterioare.
Spre deosebire de sonicatoarele tradiționale cu sondă, camera de sonicare fără contact a UIP400MTP realizează sonicarea plăcilor indirect, prin fundul plăcii, eliminând necesitatea de a imersa sonde în probe și reducând riscul de contaminare încrucișată. Compatibilitatea sa cu plăcile standard de laborator (fără consumabile proprietare) simplifică și mai mult integrarea în fluxurile de lucru automatizate care se bazează pe formate standard SBS.
Sonicator focalizat UIP400MTP – potrivit pentru integrarea în sisteme automatizate de manipulare a lichidelor
Integrarea cu manipulatoarele automate de lichide: factori-cheie
- Compatibilitate cu plăcile standard
UIP400MTP acceptă toate formatele standard de plăci cu godeuri multiple, inclusiv plăci PCR și plăci de microtitrare, permițând fluxuri de lucru fără constrângeri legate de consumabile specializate. Acest lucru se aliniază direct cu platformele de lucru automatizate care manipulează plăci în standard SBS.
De ce contează: roboții Tecan, Hamilton și Beckman mută plăcile din pozițiile de pe platforma de lucru, din stivuitoare, incubatoare și cititoare – iar cu cât placa este mai standardizată, cu atât este mai ușor să se încorporeze etape suplimentare de proces, precum sonicarea, fără a modifica geometria plăcii sau logica de manipulare. - Procesare paralelă, fără contact
Deoarece UIP400MTP procesează simultan toate probele dintr-o placă și fără sonde în contact fizic, etapa de sonicare devine o operațiune discretă și repetabilă pe loturi, care se integrează în mod natural în secvențe automatizate precum:→ Descărcarea plăcii din stivuitor
→ Pipetarea probei în godeuri
→ Mutarea la stația de sonicare UIP400MTP
→ Declanșarea de la distanță a ciclului de sonicare
→ Returnarea plăcii pe platforma robotică
→ Continuarea cu etapele ulterioare (analiză, detecție etc.)Această procesare pe loturi crește capacitatea de procesare și reduce variabilitatea între godeuri și între plăci.
- Operare de la distanță și protocolarea datelor
UIP400MTP include control de la distanță prin browser și o funcție integrată de înregistrare a datelor pe card SD. Utilizatorii pot configura, porni și monitoriza ciclurile de sonicare într-o celulă de lucru automatizată fără intervenție fizică directă și pot genera fișiere de protocol lizibile de mașină (CSV) pentru trasabilitate și conformitate.
Implicații pentru automatizare:
Controlerele robotice (sau sistemele middleware) pot:
- Să declanșeze programatic sonicarea printr-un API de browser sau printr-un script programat,
- Să monitorizeze progresul (de ex., timpul scurs, temperatura),
- Să capteze metadatele sonicării pentru integrarea în LIMS sau ELN,
- Să utilizeze fișierele de rulare înregistrate pentru registre de lot, rapoarte de conformitate și QA/QC.
- Infrastructură de control al temperaturii
Unitatea include porturi pentru un răcitor extern cu recirculare și pentru un senzor de temperatură PT100, în vederea reglării temperaturii probelor în timpul sonicării. Acest lucru permite fluxurilor de lucru automatizate să mențină integritatea probelor chiar și în cazul testelor sensibile – o cerință frecventă în pregătirea probelor pentru genomică și proteomică.
În sistemele de automatizare, această funcție se integrează bine cu infrastructura de laborator care utilizează deja răcitoare externe, incubatoare sau sisteme de control al mediului gestionate de planificatorul robotului.
| Dimensiunea integrării | Caracteristicile-cheie ale UIP400MTP în automatizare | Beneficii în fluxurile de lucru robotizate de mare capacitate |
| Compatibilitatea cu plăcile | Suportă microplăci în format standard SBS (de ex., 6–1536 de godeuri); nu necesită consumabile proprietare. Proiectat pentru sonicarea uniformă a plăcilor. | Integrare fără probleme cu manipulatoarele de lichide și stivuitoarele; simplifică configurația platformei de lucru și logica de manipulare a plăcilor. |
| Modul de sonicare | Transfer fără contact al energiei ultrasonice prin fundul plăcilor; procesarea simultană a tuturor godeurilor. | Procesare pe loturi care crește capacitatea de procesare și uniformitatea; reduce manipularea manuală și riscul de contaminare. |
| Control de la distanță și înregistrarea datelor | Operare de la distanță prin browser și înregistrare integrată a datelor pe card SD pentru documentarea protocolului și trasabilitate. | Permite cicluri nesupravegheate, monitorizare automată și integrarea metadatelor sonicării în LIMS/ELN pentru conformitate. |
| Gestionarea temperaturii | Interfețe pentru răcitoare externe și senzori de temperatură PT100, pentru menținerea integrității probelor în timpul ciclurilor. | Esențial pentru testele sensibile; permite automatizarea fluxurilor de lucru care necesită controlul temperaturii fără intervenție manuală. |
| Complexitatea integrării pe platforma de lucru | Minimă – sonicarea devine un eveniment discret la nivel de placă, declanșat de la distanță; nu este necesară alinierea sondei. Amprenta redusă și designul foarte robust facilitează integrarea. | Reduce complexitatea programării robotului și scade riscul erorilor mecanice în timpul poziționării plăcilor. |
| Modelul capacității de procesare | Procesare paralelă pe întreaga placă, mai degrabă decât pe godeuri individuale. | Scurtează timpul de procesare per placă și îmbunătățește puterea statistică în fluxurile de lucru de screening. |
| Riscul de contaminare | Sonicarea fără contact minimizează contactul fluidului cu piesele mecanice. | Reduce cerințele de validare a curățării și preocupările legate de contaminarea încrucișată în automatizarea cu plăci multiple. |
| Scalabilitate | Compatibil cu o gamă de formate cu godeuri multiple, fără modificări hardware. | Permite scalarea de la plăci cu densitate mică la plăci cu densitate mare în cadrul aceluiași proces automatizat. |
Integrarea practică în fluxurile de lucru automatizate
Într-o celulă de lucru robotizată tipică de mare capacitate (de ex., Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek), UIP400MTP poate fi încorporat ca:
- Stație de sonicare pe platforma de lucru
Montată într-o poziție dedicată pe platforma de lucru sau într-o stație periferică, unde:
Robotul plasează plăcile încărcate direct în UIP400MTP,
Sonicarea este declanșată de la distanță,
Plăcile finalizate sunt preluate de robot și mutate la etapele de procesare ulterioare (de ex., adăugarea de reactivi sau detecția).Avantaje:
- Erori minime de manipulare a plăcilor,
- Parte integrantă a secvenței automatizate,
- Reduce implicarea operatorului.
- Modul lateral (side-car) sau periferic
UIP400MTP poate fi amplasat în afara platformei de lucru, dar conectat prin planificatoarele de traiectorie ale robotului (stivuitoare sau interfețe pentru stive de plăci).Avantajele în acest caz includ:
- Separarea clară a sonicării (potențial zgomot/vibrații) de platforma de lucru principală,
- Carcasare mai ușoară pentru siguranță și izolarea vibrațiilor,
- Planificare flexibilă a traiectoriilor cu sisteme de stivuire.
Beneficiile automatizării în detaliu
Creșterea capacității de procesare
Sonicarea simultană a plăcilor întregi scurtează considerabil timpul de procesare per placă, comparativ cu introducerea secvențială a sondei. Pentru loturi mari de probe, aceasta reduce blocajele în fluxuri de lucru precum pregătirea bibliotecilor NGS, extracția proteinelor sau metabolomica.
Reproductibilitate și uniformitate
Proiectat pentru a furniza o energie aproape identică tuturor godeurilor, UIP400MTP îmbunătățește semnificativ comparabilitatea între godeuri. Uniformitatea poate fi demonstrată prin teste standardizate (de ex., eroziunea foliei de aluminiu și recunoașterea emulsiei).
Scalabilitate și flexibilitate
Posibilitatea de a supune sonicării diverse formate cu godeuri multiple folosind același instrument înseamnă că procesele automatizate pot fi scalate de la 96 la 1536 de godeuri fără a schimba echipamentul sau secvențele de manipulare.
Costuri reduse cu consumabilele
Utilizarea plăcilor standard de laborator (fără consumabile proprietare) minimizează cheltuielile de operare – un avantaj semnificativ la scalarea sistemelor automatizate.
Control îmbunătățit al procesului
Cu parametri programabili de amplitudine, durată și temperatură, laboratoarele pot crea protocoale definite care se încadrează în rutinele automatizate, cu înregistrare automată a datelor pentru verificarea procesului și controlul calității.
UIP400MTP susține fluxuri de lucru automatizate în domenii precum:
- Liza celulară de mare capacitate pentru pregătirea probelor în genomică sau proteomică,
- Fragmentarea ADN/ARN în fluxurile de lucru NGS,
- Extracția proteinelor pentru spectrometrie de masă sau imunoanalize,
- Miniaturizarea testelor (de ex., pregătirea plăcilor PCR sau ELISA),
- Detașarea celulelor sau omogenizarea în fluxurile de lucru din microbiologie și biologie celulară.
Integrarea UIP400MTP – de la conectivitate fără probleme în rețea la manipularea robotizată a lichidelor
Sonicatorul Hielscher pentru plăci multiple se conectează ușor la software-ul de laborator și se integrează fără dificultate în sistemele automatizate. De la controlul digital la manipularea robotizată a lichidelor, UIP400MTP se încadrează cu ușurință în fluxurile de lucru moderne de laborator – contribuind la eficientizarea proceselor, îmbunătățirea reproductibilității și creșterea performanței testelor.
Proiectare, fabricație și consultanță – calitate Made in Germany
Ultrasonicatoarele Hielscher sunt bine cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și operarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicatoarelor noastre în instalațiile industriale. Condițiile dificile și mediile solicitante sunt gestionate cu ușurință de ultrasonicatoarele Hielscher.
Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicatoare de înaltă performanță, dotate cu tehnologie de ultimă generație și ușor de utilizat. Desigur, ultrasonicatoarele Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.
Literatură / Referințe
- 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.
Întrebări frecvente
Ce sunt sistemele automatizate de manipulare a lichidelor?
Sistemele automatizate de manipulare a lichidelor sunt instrumente robotizate de laborator concepute pentru a aspira, dispensa și transfera volume precise de lichide fără pipetare manuală. Ele sunt utilizate pentru automatizarea sarcinilor repetitive de laborator, precum pregătirea probelor, adăugarea reactivilor, diluarea și pregătirea testelor. Aceste sisteme îmbunătățesc reproductibilitatea, capacitatea de procesare și acuratețea, reducând totodată erorile umane și volumul de muncă. De regulă, ele constau din brațe robotice programabile, module de pipetare, software de manipulare a lichidelor și poziții pe platforma de lucru pentru materiale de laborator precum plăci, tuburi și rezervoare.
Ce sunt „hotelurile” în manipulatoarele de lichide?
Hotelurile din manipulatoarele de lichide sunt module de stocare integrate în platformele automatizate de manipulare a lichidelor, care păstrează stive de materiale de laborator precum microplăci, suporturi pentru vârfuri sau rezervoare. Ele permit încărcarea și descărcarea automată a consumabilelor în timpul fluxurilor de lucru lungi sau de mare capacitate. Hotelurile cresc autonomia operațională, permițând sistemului să acceseze secvențial mai multe plăci sau suporturi pentru vârfuri fără intervenție umană.
Ce sunt celulele de lucru în sistemele de manipulare a lichidelor?
Celulele de lucru din sistemele de manipulare a lichidelor sunt medii de automatizare integrate care combină mai multe instrumente de laborator în jurul unui robot de manipulare a lichidelor pentru a efectua fluxuri de lucru complexe. O celulă de lucru poate include dispozitive precum cititoare de plăci, incubatoare, centrifuge, aparate de sigilare, scanere de coduri de bare și brațe robotice care transportă materialele de laborator între instrumente. Această configurație permite executarea automată a mai multor etape experimentale în cadrul unui sistem coordonat.
Care sunt diferitele tipuri de sisteme automatizate de manipulare a lichidelor?
Diferitele tipuri de sisteme automatizate de manipulare a lichidelor sunt clasificate, în general, în funcție de mecanismele lor de pipetare și de scara aplicației. Tipurile comune includ manipulatoarele de lichide cu vârfuri, care folosesc vârfuri de pipetă de unică folosință pentru precizie ridicată și controlul contaminării, manipulatoarele acustice de lichide, care transferă picături de ordinul nanolitrilor folosind unde sonore, fără contact fizic, precum și instrumentele cu ace (pin tools) sau sistemele cu vârfuri fixe, concepute pentru replicarea rapidă a plăcilor și screeningul de mare capacitate. Sistemele pot varia, de asemenea, în ceea ce privește capacitatea de procesare, de la manipulatoare de lichide mici, de banc, pentru sarcini de laborator de rutină, până la platforme integrate mari pentru screening și diagnostic la scară industrială.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la scară de laborator la scară industrială.