Tối ưu hóa quy trình phân tích nhờ công nghệ siêu âm có năng suất cao
Sự thu nhỏ quy mô thử nghiệm là xu hướng chủ đạo trong nghiên cứu khoa học đời sống hiện đại. Khi các phòng thí nghiệm tìm cách xử lý số lượng mẫu lớn hơn đồng thời giảm tiêu thụ hóa chất và chi phí thí nghiệm, các thể tích phản ứng nhỏ hơn và quy trình làm việc dựa trên microplate đang ngày càng thay thế các thử nghiệm truyền thống dựa trên ống. Sự chuyển đổi này hướng tới việc thu nhỏ quy mô thử nghiệm cho phép các nhà nghiên cứu đẩy nhanh quá trình phát triển thử nghiệm, rút ngắn chu kỳ thí nghiệm và tạo ra bộ dữ liệu mạnh mẽ hơn thông qua mật độ mẫu cao hơn.
Thách thức trong việc thu nhỏ quy mô thử nghiệm
Các xét nghiệm thu nhỏ cũng mang lại những thách thức kỹ thuật. Việc làm việc với thể tích mẫu nhỏ trong các microplate mật độ cao đòi hỏi phải chuẩn bị mẫu một cách nhất quán trên tất cả các giếng. Sự biến đổi trong điều kiện xử lý có thể nhanh chóng dẫn đến kết quả không nhất quán, đặc biệt trong các quy trình liên quan đến phá vỡ tế bào, chiết xuất axit nucleic, tách protein hoặc phân tán nanoparticle. Do đó, việc đảm bảo xử lý đồng nhất cho tất cả các mẫu trở nên quan trọng để duy trì độ tin cậy của dữ liệu và tính tái hiện của thí nghiệm.
Vượt qua thách thức trong việc thu nhỏ quy mô thử nghiệm với UIP400MTP
Máy siêu âm viplate UIP400MTP giải quyết những thách thức này bằng cách cho phép siêu âm với năng suất cao trực tiếp trong các đĩa viplate tiêu chuẩn. Thay vì xử lý mẫu riêng lẻ, hệ thống áp dụng năng lượng siêu âm đồng thời trên toàn bộ đĩa viplate. Phương pháp này đảm bảo điều kiện siêu âm đồng đều cho mỗi giếng đồng thời tăng đáng kể tốc độ xử lý. Kết quả là, các nhà nghiên cứu có thể tích hợp chuẩn bị mẫu bằng siêu âm một cách trơn tru vào các quy trình làm việc có năng suất cao hiện đại.
Xử lý siêu âm đã lâu nay là một kỹ thuật đã được chứng minh hiệu quả trong các phòng thí nghiệm khoa học đời sống. Siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào, phân mảnh DNA, chiết xuất các phân tử sinh học trong tế bào và phân tán các hạt một cách hiệu quả. Tuy nhiên, các phương pháp siêu âm truyền thống thường yêu cầu hệ thống dựa trên đầu dò hoặc xử lý từng ống, điều này có thể hạn chế năng suất khi làm việc với số lượng mẫu lớn. Ngược lại, UIP400MTP cho phép các phòng thí nghiệm xử lý toàn bộ microplate cùng một lúc, loại bỏ nhu cầu xử lý từng mẫu riêng lẻ và cho phép các quy trình làm việc thực sự có thể mở rộng.
Những ưu điểm của máy siêu âm microplate UIP400MTP
Một ưu điểm nổi bật của UIP400MTP là khả năng phân phối năng lượng siêu âm đồng đều trên tất cả các giếng của microplate. Điều kiện siêu âm nhất quán là yếu tố quan trọng để duy trì tính tái hiện trong các thử nghiệm có năng suất cao, đặc biệt khi so sánh hàng trăm mẫu trong cùng một thí nghiệm. Bằng cách xử lý tất cả các giếng cùng lúc dưới các thông số giống hệt nhau, UIP400MTP đảm bảo rằng mỗi mẫu đều trải qua các điều kiện xử lý giống nhau.
Khả năng này hỗ trợ một loạt các ứng dụng trong lĩnh vực khoa học đời sống dựa trên quá trình xử lý siêu âm có kiểm soát. Các nhà nghiên cứu sử dụng siêu âm có năng suất cao cho các tác vụ như:
- Phá vỡ tế bào và hòa tan tế bào cho phân tích phân tử
- Chiết xuất DNA và RNA từ mẫu sinh học
- Phân mảnh DNA cho các quy trình làm việc về bộ gen
- Chiết xuất protein cho các nghiên cứu proteomics và sinh hóa
- Chuẩn bị thư viện cho công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS)
- Sự phân tán của các hạt nano trong nghiên cứu nanobiotechnology
- Sự bong tróc của các tế bào hoặc biofilm khỏi bề mặt
Vì phương pháp điều trị bằng sóng siêu âm được áp dụng đều đặn trên toàn bộ bề mặt tấm, độ biến thiên trong thí nghiệm được giảm thiểu và các quy trình phân tích sau đó được hưởng lợi từ độ tin cậy cao hơn.
Một khía cạnh quan trọng khác của việc thu nhỏ quy mô thử nghiệm là sự gia tăng việc áp dụng tự động hóa phòng thí nghiệm và các trạm làm việc robot. Hệ thống xử lý chất lỏng tự động và các nền tảng robot tích hợp cho phép các phòng thí nghiệm xử lý số lượng lớn mẫu với sự can thiệp thủ công tối thiểu. Để hỗ trợ các môi trường này, thiết bị phòng thí nghiệm phải được thiết kế để tích hợp một cách liền mạch vào các hệ thống tự động.
UIP400MTP đảm bảo chuẩn bị mẫu đáng tin cậy và tích hợp dễ dàng với quy trình làm việc trong phòng thí nghiệm hiện có
Các UIP400MTP không phải là một bồn tắm siêu âm. Đó là một chiếc sừng cốc cường độ cao để tập trung sonication. Sonicator không tiếp xúc mạnh mẽ này cung cấp một sonication đồng nhất trên tất cả các giếng của tấm giếng tiêu chuẩn của bạn. Bạn có quyền kiểm soát chính xác biên độ, công suất và xung động. Bộ hẹn giờ và đầu dò nhiệt độ tích hợp đảm bảo kết quả nhất quán. Máy sonicator tấm UIP400MTP làm mát các mẫu bằng bồn nước (tùy chọn máy làm lạnh bên ngoài).
Tích hợp vào các trạm làm việc tự động trong phòng thí nghiệm
UIP400MTP được thiết kế với yêu cầu này làm trọng tâm. Thiết kế cấu trúc gọn gàng, kích thước nhỏ gọn và vỏ thiết bị cực kỳ bền bỉ cho phép nó dễ dàng tích hợp vào các trạm làm việc tự động trong phòng thí nghiệm. Hệ thống có thể được tích hợp vào các quy trình làm việc robot cùng với các thiết bị xử lý chất lỏng tự động, máy đọc microplate và các thiết bị phân tích có năng suất cao khác. Khả năng tương thích này khiến nó đặc biệt phù hợp cho các phòng thí nghiệm thực hiện các thử nghiệm tế bào tự động, quy trình làm việc về gen hoặc các thí nghiệm sàng lọc, nơi tính tái hiện và khả năng mở rộng là yếu tố quan trọng. Tìm hiểu thêm về việc tích hợp UIP400MTP vào các hệ thống xử lý chất lỏng tự động!
| Sonicator: Ưu điểm chính cho tự động hóa robot | Tại sao điều đó quan trọng |
| Giá đỡ tấm tiêu chuẩn | Các robot đã có thể xử lý các định dạng SBS. |
| Thông lượng cao | Sonication song song giúp giảm thời gian chu kỳ. |
| điều khiển từ xa & Ghi nhật ký | Cho phép hoạt động tự động và khả năng truy vết. |
| sonication không tiếp xúc | Giảm nguy cơ ô nhiễm và cải thiện khả năng đóng kín đĩa. |
| Kiểm soát nhiệt độ | Bảo đảm tính toàn vẹn của mẫu trong các quy trình tự động. |
| Có khả năng mở rộng cho các định dạng giếng khác nhau. | Phù hợp với nhu cầu ngày càng tăng về năng suất tự động hóa. |
Tương thích với phần mềm phòng thí nghiệm
Ngoài tích hợp cơ khí, UIP400MTP hỗ trợ kết nối kỹ thuật số cho điều khiển tự động và trao đổi dữ liệu. Các môi trường phòng thí nghiệm hiện đại ngày càng phụ thuộc vào các thiết bị kết nối mạng có thể được điều khiển từ xa, giám sát và tích hợp vào hệ thống thông tin phòng thí nghiệm. Do đó, máy siêu âm microplate cung cấp một số giao diện mở được tài liệu hóa đầy đủ, giúp thuận tiện cho việc giao tiếp với các nền tảng tự động hóa và phần mềm điều khiển.
Các tính năng chính về giao tiếp và tích hợp bao gồm:
- Điều khiển từ xa thông qua các giao thức truyền thông dựa trên XML và JSON.
- Tương thích với ModBUS cho các hệ thống tự động hóa công nghiệp và phòng thí nghiệm.
- Hỗ trợ SYSLOG cho việc ghi nhật ký sự kiện và giám sát hệ thống
Các giao diện tiêu chuẩn mở này cho phép các phòng thí nghiệm tích hợp UIP400MTP vào các quy trình tự động phức tạp và hạ tầng phòng thí nghiệm kỹ thuật số. Nhờ đó, các nhà nghiên cứu có thể triển khai các quy trình tự động hoàn toàn, trong đó quá trình siêu âm microplate trở thành một bước tích hợp trong quy trình thí nghiệm tổng thể.
Các xét nghiệm PCR công suất cao với máy siêu âm cho đĩa 96 giếng UIP400MTP
Công nghệ Sinh học và Nghiên cứu Nâng cao với Máy phân tích Sonicator
Khi nghiên cứu khoa học đời sống tiếp tục hướng tới năng suất cao hơn, thể tích phản ứng nhỏ hơn và quy trình làm việc tự động hóa, các công nghệ hỗ trợ việc thu nhỏ quy mô thử nghiệm đang trở nên ngày càng quan trọng. Chuẩn bị mẫu đáng tin cậy vẫn là yếu tố quan trọng để đảm bảo thành công của thí nghiệm, đặc biệt khi hàng trăm hoặc hàng nghìn mẫu phải được xử lý trong điều kiện giống hệt nhau.
Bằng cách cho phép siêu âm công suất cao với phân phối năng lượng đồng đều trên toàn bộ microplate, UIP400MTP cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ mạnh mẽ cho việc chuẩn bị mẫu có khả năng mở rộng và tái hiện. Thiết kế sẵn sàng cho tự động hóa, kết nối kỹ thuật số và tương thích với microplate tiêu chuẩn khiến nó trở thành giải pháp lý tưởng cho các phòng thí nghiệm muốn tối ưu hóa quá trình phát triển thử nghiệm đồng thời duy trì tính nghiêm ngặt khoa học.
Như vậy, máy siêu âm microplate UIP400MTP giúp đơn giản hóa một trong những thách thức chính của quy trình làm việc trong phòng thí nghiệm hiện đại: đạt được sự chuẩn bị mẫu nhất quán và chất lượng cao trong các môi trường thí nghiệm ngày càng được thu nhỏ và tự động hóa.
Phương pháp thử nghiệm có năng suất cao bằng siêu âm với máy siêu âm tấm 96 giếng UIP400MTP
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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.
Các câu hỏi thường gặp
Xét nghiệm là gì?
Phép thử là một quy trình phân tích được sử dụng để phát hiện định tính hoặc đo lường định lượng sự hiện diện, nồng độ, hoạt tính hoặc tác động chức năng của một phân tử sinh học, quần thể tế bào hoặc quá trình sinh hóa trong một mẫu. Phép thử là công cụ cơ bản trong khoa học đời sống, sinh hóa và nghiên cứu dược phẩm, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu tương tác phân tử, hoạt tính enzym, biểu hiện gen, độ sống của tế bào và nhiều thông số sinh học khác trong điều kiện thí nghiệm được kiểm soát.
Các xét nghiệm phổ biến nhất là gì?
Các phương pháp phân tích phổ biến nhất trong nghiên cứu khoa học đời sống bao gồm các xét nghiệm miễn dịch hấp phụ liên kết enzym (ELISA) để phát hiện protein hoặc kháng thể, xét nghiệm phản ứng chuỗi polymerase (PCR) và xét nghiệm PCR định lượng (qPCR) để phát hiện và định lượng axit nucleic, các xét nghiệm độ sống của tế bào như xét nghiệm MTT hoặc resazurin, các xét nghiệm gen báo cáo được sử dụng để nghiên cứu điều hòa gen, và các xét nghiệm hoạt động enzym đo lường các phản ứng xúc tác. Ngoài ra, các xét nghiệm cho việc chiết xuất DNA/RNA, định lượng protein (ví dụ: xét nghiệm Bradford hoặc BCA) và xét nghiệm sàng lọc quy mô lớn cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học và phát triển dược phẩm.
Có bao nhiêu loại xét nghiệm?
Các phương pháp phân tích thường được phân loại thành bốn loại chính dựa trên nguyên lý phân tích được sử dụng.
- xét nghiệm sinh hóa đo hoạt tính hoặc nồng độ của các phân tử sinh học như enzym, protein hoặc các chất chuyển hóa trong một môi trường phản ứng được kiểm soát.
- xét nghiệm dựa trên tế bào đánh giá các quá trình sinh học trong tế bào sống, chẳng hạn như sự tăng sinh tế bào, độc tính tế bào, các con đường truyền tín hiệu hoặc biểu hiện gen.
- Xét nghiệm miễn dịch sử dụng tương tác kháng nguyên–kháng thể để phát hiện các protein hoặc dấu ấn sinh học cụ thể với độ đặc hiệu cao.
- Thử nghiệm liên kết phân tích sự tương tác giữa các phân tử, ví dụ như sự gắn kết giữa chất liên kết và thụ thể hoặc sự tương tác giữa các protein, điều này đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực phát hiện thuốc và các nghiên cứu dược lý.
Sự khác biệt giữa một phép phân tích (assay) và một phép thử (test) là gì?
Sự khác biệt giữa một phép phân tích (assay) và một phép thử (test) chủ yếu nằm ở phạm vi và bối cảnh khoa học của chúng. Phép phân tích (assay) là một quy trình phân tích tiêu chuẩn hóa được thiết kế để đo lường một thông số sinh học hoặc hóa học cụ thể với phương pháp luận được xác định rõ, thường được sử dụng trong nghiên cứu, phát triển thuốc và kiểm soát chất lượng. Phép thử (test) là một thuật ngữ rộng hơn, chỉ bất kỳ đánh giá hoặc kiểm tra nào được thực hiện để xác định sự hiện diện, tình trạng hoặc hiệu suất của một thứ gì đó. Trong bối cảnh khoa học và lâm sàng, nhiều xét nghiệm chẩn đoán dựa trên các phép phân tích, nhưng thuật ngữ “kiểm tra” Cũng có thể đề cập đến các đánh giá không phân tích hoặc các quy trình chẩn đoán đơn giản.
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.