Миниатюризация анализов благодаря высокопроизводительной обработке ультразвуком
Миниатюризация анализов – одна из определяющих тенденций современных исследований в области наук о жизни. Поскольку лаборатории стремятся обрабатывать больше образцов, одновременно сокращая расход реагентов и затраты на эксперименты, меньшие реакционные объёмы и рабочие процессы с использованием микропланшетов всё чаще заменяют традиционные анализы в пробирках. Этот переход к миниатюризации анализов позволяет исследователям ускорять разработку анализов, сокращать экспериментальные циклы и получать более надёжные наборы данных благодаря более высокой плотности размещения образцов.
Трудности миниатюризации анализов
Миниатюризированные анализы также сопряжены с техническими трудностями. Работа с малыми объёмами образцов в микропланшетах с высокой плотностью лунок требует высокой однородности подготовки образцов во всех лунках. Различия в условиях обработки могут быстро привести к несогласованным результатам, особенно в рабочих процессах, включающих разрушение клеток, экстракцию нуклеиновых кислот, выделение белков или диспергирование наночастиц. Поэтому обеспечение равномерной обработки всех образцов становится критически важным для сохранения достоверности данных и воспроизводимости экспериментов.
Преодолейте трудности миниатюризации анализов с помощью UIP400MTP
Ультразвуковой аппарат для микропланшетов UIP400MTP решает эти проблемы, обеспечивая высокопроизводительную обработку ультразвуком непосредственно в стандартных многолуночных планшетах. Вместо индивидуальной обработки образцов система одновременно подаёт ультразвуковую энергию на весь микропланшет. Такой подход обеспечивает одинаковые условия обработки ультразвуком для каждой лунки, значительно увеличивая скорость обработки. В результате исследователи могут беспрепятственно включать ультразвуковую подготовку образцов в современные высокопроизводительные рабочие процессы.
Ультразвуковая обработка уже давно является проверенным методом в лабораториях, работающих в области наук о жизни. Ультразвук эффективно разрушает клеточные мембраны, фрагментирует ДНК, экстрагирует внутриклеточные биомолекулы и диспергирует частицы. Однако традиционные методы обработки ультразвуком часто требуют использования зондовых систем или обработки каждой пробирки по отдельности, что может ограничивать производительность при работе с большим количеством образцов. В отличие от них, UIP400MTP позволяет лабораториям обрабатывать целые микропланшеты за один раз, устраняя необходимость в повторяющихся операциях с отдельными образцами и обеспечивая действительно масштабируемые рабочие процессы.
Преимущества ультразвукового аппарата для микропланшетов UIP400MTP
Одно из основных преимуществ UIP400MTP – способность обеспечивать равномерное распределение ультразвуковой энергии по всем лункам микропланшета. Одинаковые условия обработки ультразвуком необходимы для сохранения воспроизводимости высокопроизводительных анализов, особенно при сравнении сотен образцов в рамках одного эксперимента. Одновременно обрабатывая все лунки при одинаковых параметрах, UIP400MTP обеспечивает одинаковые условия обработки для каждого образца.
Эта возможность поддерживает широкий спектр применений в области наук о жизни, основанных на контролируемой ультразвуковой обработке. Исследователи используют высокопроизводительную обработку ультразвуком для таких задач, как:
- лизис и солюбилизация клеток для молекулярного анализа
- экстракция ДНК и РНК из биологических образцов
- фрагментация ДНК для рабочих процессов в геномике
- экстракция белков для протеомики и биохимических исследований
- подготовка библиотек для секвенирования нового поколения (NGS)
- диспергирование наночастиц в нанобиотехнологических исследованиях
- отделение клеток или биоплёнок от поверхностей
Поскольку ультразвуковая обработка проводится равномерно по всему планшету, вариабельность экспериментов сводится к минимуму, а последующие аналитические рабочие процессы становятся более надёжными.
Другой важный аспект миниатюризации анализов – всё более широкое внедрение лабораторной автоматизации и роботизированных рабочих станций. Автоматизированные системы работы с жидкостями и интегрированные роботизированные платформы позволяют лабораториям обрабатывать большое количество образцов при минимальном ручном вмешательстве. Для работы в таких условиях лабораторное оборудование должно быть спроектировано для беспрепятственной интеграции в автоматизированные системы.
UIP400MTP обеспечивает надёжную подготовку образцов и простую интеграцию в существующие лабораторные рабочие процессы
Интеграция в автоматизированные лабораторные рабочие станции
UIP400MTP был разработан с учётом этого требования. Его лаконичная конструкция, компактные габариты и особо прочный корпус позволяют легко встраивать его в автоматизированные лабораторные рабочие станции. Систему можно интегрировать в роботизированные рабочие процессы вместе с автоматизированными устройствами для работы с жидкостями, микропланшетными ридерами и другими высокопроизводительными аналитическими приборами. Благодаря такой совместимости аппарат особенно хорошо подходит для лабораторий, выполняющих автоматизированные клеточные анализы, рабочие процессы в геномике или скрининговые эксперименты, в которых критически важны воспроизводимость и масштабируемость. Узнайте больше об интеграции UIP400MTP в автоматизированные системы работы с жидкостями!
| Ультразвуковой аппарат: ключевые преимущества для роботизированной автоматизации | Почему это важно |
| Поддержка стандартных планшетов | Работает с форматами SBS, с которыми роботы уже умеют работать. |
| Высокая производительность | Параллельная обработка ультразвуком сокращает длительность циклов. |
| Дистанционное управление и ведение журналов | Обеспечивает работу без участия оператора и прослеживаемость. |
| Бесконтактная обработка ультразвуком | Сниженный риск загрязнения и лучшая герметизация планшетов. |
| Контроль температуры | Сохраняет целостность образцов при автоматизированной обработке. |
| Масштабируемость для разных форматов лунок | Соответствует меняющимся требованиям к производительности автоматизированных процессов. |
Совместимость с лабораторным программным обеспечением
Помимо механической интеграции, UIP400MTP поддерживает цифровое подключение для автоматизированного управления и обмена данными. Современные лаборатории всё больше полагаются на сетевые приборы, которыми можно дистанционно управлять, работу которых можно отслеживать и которые можно интегрировать в лабораторные информационные системы. Поэтому ультразвуковой аппарат для микропланшетов предоставляет несколько открытых интерфейсов с подробной документацией, облегчающих взаимодействие с платформами автоматизации и управляющим программным обеспечением.
Ключевые возможности связи и интеграции включают:
- дистанционное управление через протоколы связи на основе XML и JSON
- совместимость с ModBUS для систем промышленной и лабораторной автоматизации
- поддержку SYSLOG для регистрации событий и мониторинга системы
Эти интерфейсы на основе открытых стандартов позволяют лабораториям включать UIP400MTP в сложные автоматизированные рабочие процессы и цифровую лабораторную инфраструктуру. В результате исследователи могут реализовывать полностью автоматизированные процессы, в которых обработка микропланшетов ультразвуком становится встроенным этапом более широкой экспериментальной последовательности.
Высокопроизводительные ПЦР-анализы с ультразвуковым аппаратом для 96-луночных планшетов UIP400MTP
Передовые исследования в области наук о жизни с ультразвуковым аппаратом для анализов
По мере того как исследования в области наук о жизни продолжают переходить к более высокой производительности, меньшим реакционным объёмам и автоматизированным рабочим процессам, технологии, поддерживающие миниатюризацию анализов, становятся всё более важными. Надёжная подготовка образцов остаётся ключевым фактором успеха экспериментов, особенно когда сотни или тысячи образцов необходимо обрабатывать в одинаковых условиях.
Обеспечивая высокопроизводительную обработку ультразвуком с равномерным распределением энергии по всему микропланшету, UIP400MTP предоставляет исследователям мощный инструмент для масштабируемой и воспроизводимой подготовки образцов. Конструкция, рассчитанная на автоматизацию, цифровое подключение и совместимость со стандартными микропланшетами делают его идеальным решением для лабораторий, стремящихся оптимизировать разработку анализов, сохраняя научную строгость.
Таким образом, ультразвуковой аппарат для микропланшетов UIP400MTP помогает упростить решение одной из основных задач современных лабораторных рабочих процессов: обеспечить стабильную, высококачественную подготовку образцов в условиях всё большей миниатюризации и автоматизации экспериментов.
Высокопроизводительная обработка ультразвуком образцов для анализов с помощью ультразвукового аппарата для 96-луночных планшетов UIP400MTP
Литература / Источники
- 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.
Часто задаваемые вопросы
Что такое анализ?
Анализ – это аналитическая процедура, используемая для качественного выявления или количественного измерения наличия, концентрации, активности или функционального эффекта биологической молекулы, клеточной популяции или биохимического процесса в образце. Анализы являются основополагающими инструментами в науках о жизни, биохимии и фармацевтических исследованиях, позволяя учёным изучать молекулярные взаимодействия, активность ферментов, экспрессию генов, жизнеспособность клеток и многие другие биологические параметры в контролируемых экспериментальных условиях.
Какие анализы наиболее распространены?
К наиболее распространённым анализам в исследованиях в области наук о жизни относятся иммуноферментный анализ (ELISA) для выявления белков или антител, анализы на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР) и количественной ПЦР (qPCR) для обнаружения и количественного определения нуклеиновых кислот, анализы жизнеспособности клеток, такие как MTT-анализ или резазуриновый анализ, анализы репортёрных генов, используемые для изучения регуляции генов, и анализы активности ферментов, измеряющие каталитические реакции. Кроме того, в биотехнологии и разработке лекарственных препаратов широко используются анализы для экстракции ДНК/РНК, количественного определения белков (например, анализы по Брэдфорду или с использованием BCA) и высокопроизводительные скрининговые анализы.
Каковы 4 типа анализов?
Анализы часто подразделяют на четыре основных типа в зависимости от используемого аналитического принципа.
- Биохимические анализы измеряют активность или концентрацию биомолекул, таких как ферменты, белки или метаболиты, в контролируемой реакционной среде.
- Клеточные анализы оценивают биологические процессы в живых клетках, такие как пролиферация клеток, цитотоксичность, сигнальные пути или экспрессия генов.
- Иммуноанализы используют взаимодействия антиген–антитело для выявления определённых белков или биомаркеров с высокой специфичностью.
- Анализы связывания исследуют взаимодействие между молекулами, например связывание лиганд–рецептор или белок–белковые взаимодействия, что особенно важно при поиске лекарственных средств и в фармакологических исследованиях.
В чём разница между анализом и тестом?
Разница между анализом и тестом заключается главным образом в их научной области применения и контексте. Анализ обычно представляет собой стандартизированную аналитическую процедуру, предназначенную для измерения конкретного биологического или химического параметра по определённой методике и часто используемую в исследованиях, разработке лекарственных препаратов и контроле качества. Тест – более широкий термин, обозначающий любую оценку или проверку, выполняемую для определения наличия, состояния или работоспособности чего-либо. В научном и клиническом контекстах многие диагностические тесты основаны на анализах, но термин «тест» также может обозначать неаналитические оценки или упрощённые диагностические процедуры.
Подходит ли ультразвуковой аппарат для микропланшетов UIP400MTP для высокопроизводительной подготовки образцов?
Да, UIP400MTP – это бесконтактный ультразвуковой аппарат с фокусированным воздействием, который оптимизирует рабочие процессы в микропланшетах. Работая с любыми 6-, 12-, 24-, 48-, 96- и 384-луночными планшетами, UIP400MTP легко обеспечивает подготовку образцов со средней и высокой производительностью.
Узнайте больше о подготовке образцов со средней и высокой производительностью с помощью бесконтактного ультразвукового аппарата с фокусированным воздействием!
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лабораторных до промышленных размеров.