Integrácia sonikátora mikrotitračných platničiek UIP400MTP do laboratórnej automatizácie
Sonikátor viacjamkových platničiek Hielscher UIP400MTP je navrhnutý špeciálne na rovnomerné ultrazvukové spracovanie mikrotitračných platničiek s vysokou kapacitou spracovania vzoriek a spĺňa tak kľúčovú potrebu v automatizovaných pracovných postupoch prípravy vzoriek v genomike, proteomike, diagnostike a objavovaní liečiv. Vďaka svojej konštrukcii, možnostiam rozhraní a prevádzkovým vlastnostiam je veľmi vhodný na bezproblémové začlenenie do moderných automatizovaných systémov na manipuláciu s kvapalinami – vrátane zariadení na manipuláciu s kvapalinami a robotických pracovných buniek platforiem ako Tecan, Hamilton a Beckman Coulter.
Čo je UIP400MTP a prečo je dôležitý pre automatizáciu
UIP400MTP je vysokovýkonný sonikátor viacjamkových platničiek s výkonom 400 W a frekvenciou 20 kHz, ktorý dokáže presne a rovnomerne dodávať ultrazvukovú energiu do všetkých jamiek štandardných viacjamkových platničiek (napr. vo formátoch so 6, 12, 24, 48, 96 a 384 jamkami). Táto rovnomernosť podporuje reprodukovateľné spracovanie vzoriek potrebné na následné stanovenia a analýzy.
Na rozdiel od tradičných sondových sonikátorov bezkontaktná sonikačná komora UIP400MTP sonikuje platničky nepriamo cez ich dno, čím odstraňuje potrebu ponárať sondy do vzoriek a znižuje riziko krížovej kontaminácie. Jeho kompatibilita so štandardnými laboratórnymi platničkami (bez spotrebného materiálu viazaného na konkrétneho výrobcu) ďalej zjednodušuje integráciu do automatizovaných pracovných postupov, ktoré využívajú štandardné formáty SBS.
Sonikátor UIP400MTP so sústredeným ultrazvukom – vhodný na integráciu do automatizovaných systémov na manipuláciu s kvapalinami
Integrácia s automatizovanými zariadeniami na manipuláciu s kvapalinami: kľúčové predpoklady
- Kompatibilita so štandardnými platničkami
UIP400MTP umožňuje používať všetky štandardné formáty viacjamkových platničiek vrátane PCR a mikrotitračných platničiek, čo umožňuje pracovné postupy bez obmedzení vyplývajúcich zo špecializovaného spotrebného materiálu. To priamo zodpovedá automatizovaným pracovným plochám, ktoré pracujú s platničkami podľa štandardu SBS.
Prečo je to dôležité: Roboty Tecan, Hamilton a Beckman presúvajú platničky z pozícií na pracovnej ploche, stohovacích zásobníkov, inkubátorov a čítačiek – a čím je platnička štandardizovanejšia, tým jednoduchšie je začleniť ďalšie procesné kroky, napríklad sonikáciu, bez zmeny geometrie platničky alebo logiky manipulácie. - Bezkontaktné paralelné spracovanie
Keďže UIP400MTP spracúva všetky vzorky v platničke súčasne a bez sond vo fyzickom kontakte so vzorkami, sonikácia sa stáva samostatnou, opakovateľnou dávkovou operáciou, ktorá prirodzene zapadá do automatizovaných sekvencií, ako je napríklad:→ Vyloženie platničky zo stohovacieho zásobníka
→ Pipetovanie vzorky do jamiek
→ Presun do sonikačnej stanice UIP400MTP
→ Diaľkové spustenie sonikačného cyklu
→ Vrátenie platničky na pracovnú plochu robota
→ Pokračovanie následnými krokmi (analýza, detekcia atď.)Tento dávkový charakter zvyšuje kapacitu spracovania vzoriek a znižuje variabilitu medzi jamkami a platničkami.
- Diaľkové ovládanie a zaznamenávanie protokolov
UIP400MTP zahŕňa diaľkové ovládanie cez prehliadač a zabudovanú funkciu zaznamenávania údajov na SD kartu. Používatelia môžu nastavovať, spúšťať a monitorovať sonikačné cykly v automatizovanej pracovnej bunke bez priameho fyzického zásahu a vytvárať strojovo čitateľné súbory protokolov (CSV) na zabezpečenie sledovateľnosti a súladu s predpismi.
Význam pre automatizáciu:
Riadiace jednotky robotov (alebo systémy middleware) môžu:- Programovo spúšťať sonikáciu prostredníctvom API prehliadača alebo naplánovaného skriptu,
- Monitorovať priebeh (napr. uplynutý čas, teplotu),
- Zaznamenávať metadáta sonikácie na integráciu do LIMS alebo ELN,
- Používať zaznamenané súbory cyklov na vedenie záznamov o dávkach, vykazovanie súladu s predpismi a zabezpečovanie a kontrolu kvality (QA/QC).
- Infraštruktúra na reguláciu teploty
Zariadenie obsahuje prípojky pre externý recirkulačný chladič a snímač teploty PT100 na reguláciu teploty vzoriek počas sonikácie. To umožňuje pri automatizovaných pracovných postupoch zachovať integritu vzoriek aj pri citlivých stanoveniach – čo je bežnou požiadavkou pri príprave vzoriek na genomické a proteomické analýzy.
V automatizovaných systémoch sa toto riešenie dobre integruje s laboratórnou infraštruktúrou, ktorá už využíva externé chladiče, inkubátory alebo systémy regulácie podmienok prostredia riadené plánovačom úloh robota.
| Aspekt integrácie | Kľúčové vlastnosti UIP400MTP v automatizácii | Výhody v robotizovaných pracovných postupoch s vysokou kapacitou spracovania vzoriek |
| Kompatibilita s platničkami | Podporuje štandardné mikroplatničky vo formáte SBS (napr. 6–1536 jamiek); nevyžaduje sa žiadny špeciálny spotrebný materiál viazaný na výrobcu. Navrhnutý na rovnomernú sonikáciu platničiek. | Bezproblémová integrácia so systémami na manipuláciu s kvapalinami a zásobníkmi platničiek; zjednodušuje usporiadanie pracovnej plochy a logiku manipulácie s platničkami. |
| Režim sonikácie | Bezkontaktný prenos ultrazvukovej energie cez dná platničiek; súčasné spracovanie všetkých jamiek. | Dávkové spracovanie, ktoré zvyšuje kapacitu spracovania vzoriek a rovnomernosť; znižuje potrebu ručnej manipulácie a riziko kontaminácie. |
| Diaľkové ovládanie a zaznamenávanie údajov | Diaľkové ovládanie cez prehliadač a zabudované zaznamenávanie údajov na SD kartu na ukladanie protokolov a zabezpečenie sledovateľnosti. | Umožňuje cykly bez obsluhy, automatizované monitorovanie a integráciu metadát sonikácie do LIMS/ELN na zabezpečenie súladu s predpismi. |
| Riadenie teploty | Rozhrania pre externé chladiace zariadenia a snímače teploty PT100 na zachovanie integrity vzoriek počas cyklov. | Kľúčové pre citlivé analytické stanovenia; podporuje automatizáciu pracovných postupov vyžadujúcich reguláciu teploty bez manuálneho zásahu. |
| Zložitosť integrácie do pracovnej plochy | Minimálna – sonikácia sa stáva samostatným krokom spracovania platničky spúšťaným na diaľku; nevyžaduje sa polohovanie sondy. Malé priestorové nároky a veľmi robustná konštrukcia uľahčujú integráciu. | Znižuje zložitosť programovania robota a riziko mechanických chýb pri umiestňovaní platničiek. |
| Model kapacity spracovania vzoriek | Paralelné spracovanie celej platničky namiesto jednotlivých jamiek. | Skracuje čas spracovania jednej platničky a zvyšuje štatistickú silu v skríningových pracovných postupoch. |
| Riziko kontaminácie | Bezkontaktná sonikácia minimalizuje kontakt kvapalín s mechanickými časťami. | Znižuje nároky na validáciu čistenia a obavy z krížovej kontaminácie pri automatizovanom spracovaní viacerých platničiek. |
| Škálovateľnosť | Kompatibilný s rôznymi formátmi viacjamkových platničiek bez zmien hardvéru. | Podporuje prechod od platničiek s nízkou hustotou jamiek k platničkám s vysokou hustotou jamiek v rámci toho istého automatizovaného procesu. |
Praktická integrácia pracovných postupov do automatizácie
V typickej robotizovanej pracovnej bunke s vysokou kapacitou spracovania vzoriek (napr. Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek) možno UIP400MTP začleniť ako:
- Sonikačná stanica na pracovnej ploche
Namontovaná na vyhradenom mieste pracovnej plochy alebo v periférnej stanici, kde:
Robot umiestňuje naplnené platničky priamo do UIP400MTP,
Sonikácia sa spúšťa na diaľku,
Robot odoberá spracované platničky a presúva ich na ďalšie kroky spracovania (napr. pridávanie činidiel alebo detekciu).Výhody:
- Minimum chýb pri manipulácii s platničkami,
- Plné začlenenie do automatizovanej sekvencie,
- Znižuje potrebu zásahov obsluhy.
- Bočný prídavný alebo periférny modul
UIP400MTP možno umiestniť mimo pracovnej plochy, ale pripojiť ho prostredníctvom plánovačov dráh robota (zásobníkov platničiek alebo rozhraní pre stohy platničiek).Medzi výhody tohto usporiadania patria:
- Jasné oddelenie sonikácie (potenciálneho hluku/vibrácií) od hlavnej pracovnej plochy,
- Jednoduchšie zakrytovanie na zaistenie bezpečnosti a izolácie vibrácií,
- Flexibilné plánovanie dráh so systémami zásobníkov platničiek.
Podrobné výhody automatizácie
Zvýšenie kapacity spracovania vzoriek
Súčasná sonikácia celých platničiek výrazne skracuje čas spracovania jednej platničky v porovnaní s postupným vkladaním sondy. Pri veľkých dávkach vzoriek sa tým zmierňujú úzke miesta v pracovných postupoch, ako sú príprava knižníc pre NGS, extrakcia proteínov alebo metabolomika.
Reprodukovateľnosť a rovnomernosť
UIP400MTP je navrhnutý tak, aby do všetkých jamiek dodával takmer identickú energiu, čím výrazne zlepšuje porovnateľnosť medzi jamkami. Rovnomernosť možno preukázať štandardizovanými testami (napr. eróziou hliníkovej fólie a rozpoznávaním emulzie).
Škálovateľnosť a flexibilita
Možnosť sonikovať rôzne formáty viacjamkových platničiek pomocou toho istého prístroja znamená, že automatizované procesy možno škálovať z 96 na 1536 jamiek bez zmeny vybavenia alebo manipulačných sekvencií.
Nižšie náklady na spotrebný materiál
Používanie štandardných laboratórnych platničiek (bez špeciálneho spotrebného materiálu viazaného na výrobcu) minimalizuje prevádzkové náklady – čo je významná výhoda pri škálovaní automatizovaných systémov.
Lepšie riadenie procesu
Vďaka programovateľným parametrom amplitúdy, trvania a teploty môžu laboratóriá vytvárať presne definované protokoly, ktoré zapadajú do automatizovaných postupov, s automatickým zaznamenávaním údajov na overovanie procesu a kontrolu kvality.
UIP400MTP podporuje automatizované pracovné postupy v oblastiach, ako sú:
- Vysokokapacitná lýza buniek na prípravu vzoriek pre genomiku alebo proteomiku,
- Fragmentácia DNA/RNA v pracovných postupoch NGS,
- Extrakcia proteínov na hmotnostnú spektrometriu alebo imunologické analýzy,
- Miniaturizácia analytických skúšok (napr. príprava doštičiek na PCR alebo ELISA),
- Uvoľňovanie buniek z povrchu alebo homogenizácia v pracovných postupoch mikrobiológie a bunkovej biológie.
Integrácia UIP400MTP – od bezproblémového sieťového pripojenia po robotickú manipuláciu s kvapalinami
Viacdoštičkový sonikátor Hielscher sa ľahko pripája k laboratórnemu softvéru a plynulo sa integruje do automatizovaných systémov. Od digitálneho riadenia až po robotickú manipuláciu s kvapalinami sa UIP400MTP bez námahy začleňuje do moderných laboratórnych pracovných postupov – pomáha zefektívňovať procesy, zlepšovať reprodukovateľnosť a zvyšovať výkonnosť analytických skúšok.
Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku
Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a konštrukčného riešenia. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové prístroje Hielscher ľahko zvládajú drsné podmienky a náročné prostredia.
Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje, ktoré sa vyznačujú najmodernejšou technológiou a používateľskou prívetivosťou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v zhode s požiadavkami CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Literatúra / Referencie
- 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.
Často kladené otázky
Čo sú automatizované systémy na manipuláciu s kvapalinami?
Automatizované systémy na manipuláciu s kvapalinami sú robotické laboratórne prístroje určené na nasávanie, dávkovanie a prenos presných objemov kvapalín bez manuálneho pipetovania. Používajú sa na automatizáciu opakujúcich sa laboratórnych úloh, ako sú príprava vzoriek, pridávanie reagencií, riedenie a príprava analytických skúšok. Tieto systémy zlepšujú reprodukovateľnosť, kapacitu spracovania a presnosť a zároveň znižujú chybovosť spôsobenú ľudským faktorom a nároky na ľudskú prácu. Zvyčajne pozostávajú z programovateľných robotických ramien, pipetovacích modulov, softvéru na manipuláciu s kvapalinami a pozícií na pracovnej ploche pre laboratórne vybavenie, ako sú doštičky, skúmavky a zásobníky.
Čo sú hotely v zariadeniach na manipuláciu s kvapalinami?
Hotely v zariadeniach na manipuláciu s kvapalinami sú skladovacie moduly integrované do automatizovaných platforiem na manipuláciu s kvapalinami, ktoré uchovávajú stohy laboratórneho vybavenia, ako sú mikrodoštičky, stojany so špičkami alebo zásobníky. Umožňujú automatizované vkladanie a vyberanie spotrebného materiálu počas dlhých pracovných postupov alebo pracovných postupov s vysokou kapacitou spracovania. Hotely zvyšujú prevádzkovú autonómiu tým, že systému umožňujú postupne pristupovať k viacerým doštičkám alebo stojanom so špičkami bez ľudského zásahu.
Čo sú pracovné bunky v systémoch na manipuláciu s kvapalinami?
Pracovné bunky v systémoch na manipuláciu s kvapalinami sú integrované automatizačné prostredia, ktoré združujú viacero laboratórnych prístrojov okolo robota na manipuláciu s kvapalinami s cieľom vykonávať komplexné pracovné postupy. Pracovná bunka môže zahŕňať zariadenia, ako sú čítačky doštičiek, inkubátory, centrifúgy, zariadenia na utesňovanie doštičiek, skenery čiarových kódov a robotické ramená, ktoré prenášajú laboratórne vybavenie medzi prístrojmi. Táto konfigurácia umožňuje automaticky vykonávať viacero experimentálnych krokov v rámci koordinovaného systému.
Aké sú rôzne typy automatizovaných systémov na manipuláciu s kvapalinami?
Rôzne typy automatizovaných systémov na manipuláciu s kvapalinami sa vo všeobecnosti klasifikujú podľa mechanizmov pipetovania a rozsahu aplikácie. Medzi bežné typy patria zariadenia na manipuláciu s kvapalinami využívajúce špičky, ktoré používajú jednorazové pipetovacie špičky na dosiahnutie vysokej presnosti a kontrolu kontaminácie, akustické zariadenia na manipuláciu s kvapalinami, ktoré prenášajú nanolitrové kvapôčky pomocou zvukových vĺn bez fyzického kontaktu, a kolíkové nástroje alebo systémy s pevnými špičkami určené na rýchlu replikáciu doštičiek a vysokokapacitný skríning. Systémy sa môžu líšiť aj kapacitou spracovania, od malých stolových zariadení na manipuláciu s kvapalinami na bežné laboratórne úlohy až po veľké integrované platformy na skríning a diagnostiku v priemyselnom rozsahu.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory vo veľkostiach od laboratórnych až po priemyselné.