Vključitev sonikatorja za mikroplošče UIP400MTP v laboratorijsko avtomatizacijo
Sonikator za plošče z več vdolbinicami Hielscher UIP400MTP je zasnovan posebej za enakomerno ultrazvočno obdelavo mikrotitrskih plošč z visoko zmogljivostjo obdelave vzorcev ter izpolnjuje ključno potrebo v avtomatiziranih delovnih postopkih priprave vzorcev na področjih genomike, proteomike, diagnostike in odkrivanja zdravil. Zaradi svoje zasnove, možnosti povezovanja prek vmesnikov in značilnosti delovanja je zelo primeren za nemoteno vključitev v sodobne avtomatizirane sisteme za ravnanje s tekočinami – vključno z napravami za ravnanje s tekočinami in robotskimi delovnimi celicami na platformah, kot so Tecan, Hamilton in Beckman Coulter.
Kaj je UIP400MTP in zakaj je pomemben za avtomatizacijo
UIP400MTP je visokozmogljiv sonikator za plošče z več vdolbinicami z močjo 400 W in frekvenco 20 kHz, ki omogoča natančen in enakomeren dovod ultrazvočne energije v vse vdolbinice standardnih plošč z več vdolbinicami (npr. formati s 6, 12, 24, 48, 96 in 384 vdolbinicami). Ta enakomernost podpira ponovljivo obdelavo vzorcev, ki je potrebna za nadaljnje teste in analize.
V nasprotju s tradicionalnimi sonikatorji s sondo brezkontaktna sonikacijska komora naprave UIP400MTP sonificira plošče posredno skozi njihovo dno, s čimer odpravlja potrebo po potapljanju sond v vzorce in zmanjšuje tveganje navzkrižne kontaminacije. Združljivost s standardnimi laboratorijskimi ploščami (brez lastniškega potrošnega materiala) dodatno poenostavlja vključitev v avtomatizirane delovne postopke, ki temeljijo na standardnih formatih SBS.
UIP400MTP, sonikator za usmerjeno sonikacijo – primeren za vključitev v avtomatizirane sisteme za ravnanje s tekočinami
Povezovanje z avtomatiziranimi napravami za ravnanje s tekočinami: ključni dejavniki
- Združljivost s standardnimi ploščami
UIP400MTP sprejema vse standardne formate plošč z več vdolbinicami, vključno s ploščami za PCR in mikrotitrskimi ploščami, ter omogoča delovne postopke brez omejitev zaradi specializiranega potrošnega materiala. To je neposredno skladno z delovnimi površinami avtomatiziranih sistemov, ki uporabljajo plošče po standardu SBS.
Zakaj je to pomembno: roboti proizvajalcev Tecan, Hamilton in Beckman premikajo plošče z mest na delovni površini, iz zlagalnikov, inkubatorjev in čitalnikov – bolj ko je plošča standardizirana, lažje je vključiti dodatne procesne korake, kot je sonikacija, brez spreminjanja geometrije plošče ali logike ravnanja z njo. - Brezkontaktna vzporedna obdelava
Ker UIP400MTP obdeluje vse vzorce na plošči hkrati in brez sond, ki bi bile v fizičnem stiku z vzorci, postane sonikacija ločena, ponovljiva šaržna operacija, ki se naravno vključuje v avtomatizirana zaporedja, kot je:→ Odstranitev plošče iz zlagalnika
→ Pipetiranje vzorca v vdolbinice
→ Premik na sonikacijsko postajo UIP400MTP
→ Daljinski zagon sonikacije
→ Vrnitev plošče na robotsko delovno površino
→ Nadaljevanje z naslednjimi koraki (analiza, detekcija itd.)Ta šaržni način povečuje zmogljivost obdelave vzorcev in zmanjšuje variabilnost med vdolbinicami in ploščami.
- Daljinsko upravljanje in beleženje
UIP400MTP vključuje daljinsko upravljanje prek brskalnika in vgrajeno funkcijo beleženja na kartico SD. Uporabniki lahko v avtomatizirani delovni celici nastavijo, zaženejo in spremljajo sonikacijske cikle brez neposrednega fizičnega poseganja ter ustvarijo strojno berljive datoteke zapisov (CSV) za sledljivost in skladnost.
Pomen za avtomatizacijo:
Robotski krmilniki (ali sistemi vmesne programske opreme) lahko:- programsko sprožijo sonikacijo prek brskalniškega API-ja ali časovno načrtovanega skripta,
- spremljajo potek (npr. pretečeni čas, temperaturo),
- zajamejo metapodatke o sonikaciji za vključitev v LIMS ali ELN,
- uporabijo datoteke z zapisi ciklov za evidence šarž, poročanje o skladnosti ter zagotavljanje in nadzor kakovosti (QA/QC).
- Infrastruktura za nadzor temperature
Naprava vključuje priključke za zunanji recirkulacijski hladilnik in temperaturno tipalo PT100 za uravnavanje temperature vzorcev med sonikacijo. To omogoča ohranjanje integritete vzorcev v avtomatiziranih delovnih postopkih tudi pri občutljivih testih – kar je pogosta zahteva pri pripravi vzorcev za genomiko in proteomiko.
V avtomatiziranih sistemih se to dobro povezuje z laboratorijsko infrastrukturo, ki že uporablja zunanje hladilnike, inkubatorje ali sisteme za nadzor okoljskih pogojev, ki jih upravlja robotski razporejevalnik.
| Vidik vključitve | Ključne lastnosti naprave UIP400MTP pri avtomatizaciji | Prednosti v robotskih delovnih postopkih z visoko zmogljivostjo obdelave vzorcev |
| Združljivost s ploščami | Podpira standardne mikroplošče formata SBS (npr. 6–1536 vdolbinic); lastniški potrošni material ni potreben. Zasnovan za enakomerno sonikacijo plošč. | Nemotena vključitev v sisteme z napravami za ravnanje s tekočinami in zlagalniki; poenostavlja razporeditev delovne površine in logiko ravnanja s ploščami. |
| Način sonikacije | Brezkontaktni prenos ultrazvočne energije skozi dna plošč; sočasna obdelava vseh vdolbinic. | Šaržna obdelava, ki povečuje zmogljivost obdelave vzorcev in enakomernost; zmanjšuje ročno ravnanje in tveganje kontaminacije. |
| Daljinsko upravljanje in beleženje | Daljinsko upravljanje prek brskalnika in vgrajeno beleženje podatkov na kartico SD za zajem zapisov in sledljivost. | Omogoča cikle brez nadzora osebja, avtomatizirano spremljanje in vključitev metapodatkov o sonikaciji v LIMS/ELN za zagotavljanje skladnosti. |
| Uravnavanje temperature | Vmesniki za zunanje hladilnike in temperaturna tipala PT100 za ohranjanje integritete vzorcev med cikli. | Ključno za občutljive teste; podpira avtomatizacijo delovnih postopkov, ki zahtevajo nadzor temperature brez ročnega poseganja. |
| Zahtevnost vključitve na delovno površino | Minimalna – sonikacija postane ločen korak obdelave plošče, ki se sproži na daljavo; poravnava sond ni potrebna. Majhen tloris in zelo robustna zasnova olajšujeta vključitev. | Zmanjšuje zahtevnost programiranja robota in tveganje mehanskih napak pri nameščanju plošč. |
| Model zmogljivosti obdelave vzorcev | Vzporedna obdelava celotne plošče namesto posameznih vdolbinic. | Skrajša čas obdelave posamezne plošče in izboljša statistično moč v presejalnih delovnih postopkih. |
| Tveganje kontaminacije | Brezkontaktna sonikacija zmanjšuje stik tekočine z mehanskimi deli na najmanjšo možno mero. | Zmanjšuje obseg validacije čiščenja in pomisleke glede navzkrižne kontaminacije pri avtomatizaciji obdelave več plošč. |
| Možnost povečanja obsega | Združljiv z različnimi formati plošč z več vdolbinicami brez sprememb strojne opreme. | Podpira prehod s plošč z majhno gostoto vdolbinic na plošče z veliko gostoto vdolbinic v okviru istega avtomatiziranega procesa. |
Praktična vključitev v avtomatizirane delovne postopke
V tipični robotski delovni celici z visoko zmogljivostjo obdelave vzorcev (npr. Tecan Fluent, Hamilton STAR/VANTAGE, Beckman Coulter Biomek) je UIP400MTP mogoče vključiti kot:
- Sonikacijsko postajo na delovni površini
Nameščena je na namenskem mestu na delovni površini ali na periferni postaji, kjer:
robot postavi plošče z vzorci neposredno v UIP400MTP,
se sonikacija sproži na daljavo,
robot prevzame obdelane plošče in jih premakne na naslednje korake obdelave (npr. dodajanje reagentov ali detekcija).Prednosti:
- minimalno število napak pri ravnanju s ploščami,
- popolna vključenost v avtomatizirano zaporedje,
- zmanjšana vključenost upravljavca.
- Stranski ali periferni modul
UIP400MTP je mogoče postaviti zunaj delovne površine, vendar ga povezati prek načrtovalnikov robotskih poti (zlagalnikov ali vmesnikov za sklade plošč).Prednosti takšne postavitve vključujejo:
- jasno ločitev sonikacije (morebiten hrup/vibracije) od glavne delovne površine,
- lažjo namestitev ohišja za varnost in izolacijo vibracij,
- prilagodljivo načrtovanje poti s sistemi zlagalnikov.
Podroben pregled prednosti avtomatizacije
Povečanje zmogljivosti obdelave vzorcev
Sočasna sonikacija celotnih plošč močno skrajša čas obdelave posamezne plošče v primerjavi z zaporednim vstavljanjem sond. Pri velikih šaržah vzorcev to zmanjšuje ozka grla v delovnih postopkih, kot so priprava knjižnic za NGS, ekstrakcija beljakovin ali metabolomika.
Ponovljivost in enakomernost
UIP400MTP je zasnovan tako, da dovaja skoraj enako energijo v vse vdolbinice, in zato bistveno izboljšuje primerljivost med vdolbinicami. Enakomernost je mogoče dokazati s standardiziranimi testi (npr. erozija aluminijaste folije in prepoznavanje emulzij).
Možnost povečanja obsega in prilagodljivost
Možnost sonikacije različnih formatov plošč z več vdolbinicami z isto napravo pomeni, da je obseg avtomatiziranih procesov mogoče povečati s 96 na 1536 vdolbinic brez zamenjave opreme ali spremembe zaporedij ravnanja.
Znižani stroški potrošnega materiala
Uporaba standardnih laboratorijskih plošč (brez lastniškega potrošnega materiala) zmanjšuje stroške delovanja na najmanjšo možno mero – kar je pomembna prednost pri povečevanju obsega avtomatiziranih sistemov.
Izboljšan nadzor procesa
S programirljivimi parametri amplitude, trajanja in temperature lahko laboratoriji oblikujejo opredeljene protokole, ki se vključujejo v avtomatizirane rutine, z avtomatiziranim beleženjem za preverjanje procesa in nadzor kakovosti.
UIP400MTP podpira avtomatizirane delovne postopke na področjih, kot so:
- liza celic z visoko zmogljivostjo obdelave vzorcev za pripravo vzorcev za genomiko ali proteomiko,
- fragmentacija DNA/RNA v delovnih postopkih NGS,
- ekstrakcija beljakovin za masno spektrometrijo ali imunoteste,
- miniaturizacija testov (npr. priprava plošč za PCR ali ELISA),
- odstranjevanje celic s podlage ali homogenizacija v delovnih postopkih mikrobiologije in celične biologije.
Vključitev naprave UIP400MTP – od nemotene omrežne povezljivosti do robotskega ravnanja s tekočinami
Sonikator za več plošč Hielscher se preprosto poveže z laboratorijsko programsko opremo in se nemoteno vključuje v avtomatizirane sisteme. Od digitalnega upravljanja do robotskega ravnanja s tekočinami se UIP400MTP brez težav vključuje v sodobne laboratorijske delovne postopke – pomaga poenostaviti procese, izboljšati ponovljivost in povečati učinkovitost testov.
Zasnova, proizvodnja in svetovanje – kakovost iz Nemčije
Ultrazvočne naprave Hielscher so dobro znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher brez težav delujejo v težkih razmerah in zahtevnih okoljih.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam, ki se ponašajo z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so ultrazvočne naprave Hielscher skladne z zahtevami CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Literatura / reference
- 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.
Pogosta vprašanja
Kaj so avtomatizirani sistemi za ravnanje s tekočinami?
Avtomatizirani sistemi za ravnanje s tekočinami so robotske laboratorijske naprave, zasnovane za aspiracijo, odmerjanje in prenašanje natančnih prostornin tekočin brez ročnega pipetiranja. Uporabljajo se za avtomatizacijo ponavljajočih se laboratorijskih opravil, kot so priprava vzorcev, dodajanje reagentov, redčenje in priprava testov. Ti sistemi izboljšujejo ponovljivost, zmogljivost obdelave vzorcev in točnost ter zmanjšujejo človeške napake in obseg dela. Običajno jih sestavljajo programirljive robotske roke, pipetirni moduli, programska oprema za ravnanje s tekočinami in mesta na delovni površini za laboratorijsko posodje, kot so plošče, epruvete in rezervoarji.
Kaj so hoteli v napravah za ravnanje s tekočinami?
Hoteli v napravah za ravnanje s tekočinami so shranjevalni moduli, vključeni v avtomatizirane platforme za ravnanje s tekočinami, ki hranijo sklade laboratorijskega posodja, kot so mikroplošče, stojala za nastavke ali rezervoarji. Omogočajo avtomatizirano nalaganje in odstranjevanje potrošnega materiala med dolgimi delovnimi postopki ali delovnimi postopki z visoko zmogljivostjo obdelave vzorcev. Hoteli povečujejo avtonomnost delovanja, saj sistemu omogočajo zaporedni dostop do več plošč ali stojal za nastavke brez človeškega poseganja.
Kaj so delovne celice v sistemih za ravnanje s tekočinami?
Delovne celice v sistemih za ravnanje s tekočinami so integrirana avtomatizirana okolja, ki združujejo več laboratorijskih naprav okoli robota za ravnanje s tekočinami za izvajanje kompleksnih delovnih postopkov. Delovna celica lahko vključuje naprave, kot so čitalniki plošč, inkubatorji, centrifuge, naprave za zatesnjevanje, čitalniki črtnih kod in robotske roke, ki prenašajo laboratorijsko posodje med napravami. Takšna konfiguracija omogoča samodejno izvajanje več eksperimentalnih korakov v okviru usklajenega sistema.
Katere so različne vrste avtomatiziranih sistemov za ravnanje s tekočinami?
Različne vrste avtomatiziranih sistemov za ravnanje s tekočinami se na splošno razvrščajo glede na pipetirne mehanizme in obseg uporabe. Med pogoste vrste sodijo naprave za ravnanje s tekočinami z nastavki, ki uporabljajo pipetne nastavke za enkratno uporabo za visoko natančnost in nadzor kontaminacije, akustične naprave za ravnanje s tekočinami, ki prenašajo nanolitrske kapljice z zvočnimi valovi brez fizičnega stika, ter orodja z iglicami ali sistemi s fiksnimi nastavki, zasnovani za hitro repliciranje plošč in presejanje z visoko zmogljivostjo obdelave vzorcev. Sistemi se lahko razlikujejo tudi po zmogljivosti obdelave vzorcev, od majhnih namiznih naprav za ravnanje s tekočinami za rutinska laboratorijska opravila do velikih integriranih platform za presejanje in diagnostiko v industrijskem obsegu.
Hielscher Ultrasonics proizvaja visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijske do industrijske velikosti.