Toepassingen voor open source Microplate-compatibele verlichtings panelen
Summary
Microplate ondersteunende Pipetteer Lichtstraler (M.A.P.L.E.) is een computergestuurd apparaat dat systematisch de micro titer putten verlicht om richtlijnen te geven voor de handmatige bereiding van microplaten. M.A.P.L.E. verbetert de nauwkeurigheid van microplaat voorbereiding tijdens het automatiseren van gegevens administratie. Daarnaast kan het helpen met het onderzoeken van de kwaliteit van de microplaat of hulp bij het opsporen van fouten.
Abstract
Microplaten worden vaak gebruikt in de moderne laboratoriumomgeving voor een breed scala aan taken, zowel in kleinschalige laboratoriumtafel operaties als grootschalige High-throughput screening (HTS) campagnes. Hoewel laboratorium automatisering het nut van microplaten sterk heeft verhoogd, blijven er gevallen waarin automatisering gebaseerde instrumentatie niet haalbaar, kosteneffectief of compatibel is met microplaat opmaak behoeften. In deze gevallen moeten microplaten handmatig worden voorbereid. Problematisch om handmatige microplaat manipulaties is dat een aantal moeilijkheden kunnen ontstaan met betrekking tot de nauwkeurige tracering van monster operaties, data record keeping en kwaliteitscontrole (QC) inspectie voor goed artefacten of opmaakfouten. Als microplaat goed dichtheden toenemen (dat wil zeggen, 96-Nou, 384-Nou, 1536-Nou) het potentieel voor de invoering van fouten ook drastisch toeneemt. Bovendien bestaat er voor kleine Bench-top laboratorium operaties een noodzaak om het gemak en de nauwkeurigheid van de monster afhandeling op een kosteneffectieve manier te verbeteren. Hierin beschrijven we een systeem dat fungeert als een semi-geautomatiseerde Pipetteer gids, aangeduid als de Microplate ondersteunende Pipetteer Lichtstraler (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. heeft meerdere toepassingen voor het ondersteunen van samengestelde hit-picking en microplaat voorbereiding voor testontwikkeling in high-throughput screening of laboratoriumtafel operaties, evenals QC/Quality Assurance (QA) diagnostische evaluatie van microplaat kwaliteit of visualisering van goed Formatteer fouten.
Introduction
Zoals onlangs gepubliceerd1, heeft het leidende identificatie laboratorium van Scripps Research2 een open-source verlichtingspaneel ontwikkeld en uitgebracht voor de bereiding van microplaat, aangeduid als de microplaat ondersteunende Pipetteer lichtstraler (M.A. P.L.E.). Handmatige bereiding van microplaten, of ze zijn gemaakt voor samengestelde Management of bio-assay behoeften, kan worden gevoelig voor menselijke fouten die drastisch toenemen zo goed de dichtheid van de microplaat toeneemt. Bovendien is de juiste administratie en data-logging van microplaat inhoud/formaat ook gevoelig voorhand matige invoerfouten. In de automatisering van high throughput screening (HTS) deze problemen worden verholpen door het gebruik van computergestuurde Robotic workstations die zijn geïntegreerd met geautomatiseerde database-administratie; het minimaliseren van handmatige manipulaties en het verminderen van het potentieel van formattering en gegevensregistratie fouten. Echter, er blijven veel gevallen waarin automatisering gebaseerde instrumentatie is gewoon niet haalbaar of compatibel met microplaat opmaak behoeften, vereisen handmatige tussenkomst. Bovendien is er ook behoefte aan ondersteuning van kleinschalige laboratoriumactiviteiten die compacte en kosteneffectieve semi-geautomatiseerde apparaten vereisen om hun doorvoer, nauwkeurigheid en het automatiseren van gegevensregistratie van microplaat voorbereiding te verbeteren.
Terwijl andere microplaat verlichtingssystemen bestaan, zijn ze gepatenteerde commerciële oplossingen3,4,5,6,7 beperkt tot bepaalde microplaat formaten en hun eigen closed-source nature voorkomt gebruikergestuurde modificaties die de aanpassing van deze apparaten voor gespecialiseerde operaties mogelijk maken. M.A.P.L.E. is ontworpen als een goedkope open-source-apparaat, met broncode en alle ontwerp bestanden beschikbaar voor gratis online8. Gebruikers met kennis van Surface Mount soldeer technieken kunnen hun eigen M.A.P.L.E. apparaten samenstellen met de code en ontwerp bestanden die beschikbaar zijn op GitHub, of ze kunnen de geleverde gedrukte printplaten (PCB’s) ontwerpen, 3D print behuizing computer-aided Design (CAD) modellen en code om aan hun specifieke behoeften te voldoen. Een volledige lijst van de onderdelen die nodig zijn voor het fabriceren van de lichtgeleider PCB’s kan worden gevonden in de aanvullende tabellen 1 en 2 en verdere details met betrekking tot het ontwerp en de uitvoering van de lichtpanelen zijn te vinden in de onlangs gepubliceerde documentatie1. Gebruikers die willen kopen voorgemonteerde lichtgeleider PCB’s op basis van de open-source bestanden kunnen vinden ze vermeld online9.
M.A.P.L.E. biedt de gebruiker een gemakkelijk controleerbaar verlichtingspaneel met een voetafdruk op basis van microplaten en een LED-naar-LED-afstand die overeenkomt met de maatschappij voor biomoleculaire screening (SBS)-specificaties voor micro Plates10. M.A.P.L.E. werd ontwikkeld om 96-en 384-well density micro Plates te ondersteunen en gebruikers in staat te stellen putten te verlichten in elke gewenste configuratie, kleur en intensiteit. Deze lichtpanelen kunnen worden gebruikt om microplaten te verlichten voor Pipetteer bewerkingen11, om laboratorium formatterings bewerkingen of-instrumenten, zoals een microplaat lezer12,13 voor educatieve en demonstratie, te simuleren Doeleinden. De open source-aard van het project stelt gebruikers in staat om eenvoudig de panelen, firmware of grafische gebruikersinterface (GUI) software te wijzigen om elke nieuwe gewenste functionaliteit te ondersteunen. Begeleiding en gegevensregistratie zijn computergestuurde en kunnen worden geïntegreerd met spreadsheets of worden overgezet naar een database systeem. Omdat M.A.P.L.E. is ontworpen om te werken met door komma’s gescheiden bestanden met leesbare tekst, kunnen alle spreadsheets of databasesoftware die CSV-bestanden kan importeren of exporteren, eenvoudig worden uitgebreid om te werken met M.A.P.L.E. Verder kankeert de project behuizing die is ontworpen voor dit systeem de microplaat naar de gebruiker tijdens Pipetteer bewerkingen, waardoor de ergonomie toeneemt door een meer natuurlijke houding voor de gebruiker te bieden, terwijl op de labbank. Specifieke operationele kenmerken van het M.A.P.L.E.-systeem zijn onder meer: (i) het faciliteren van samengestelde beheersinspanningen bij de voorbereiding van aangepaste platen door het verlichten van één bron goed en bestemming goed over microplaten voorhand matige Pipetteer begeleiding; ondersteund door een computer script dat kan worden opgeslagen als een elektronische record na voltooiing. (II) M.A.P.L.E. kan een willekeurig aantal putjes verlichten tussen de rijen of kolommen van de microplaat; die bij uitstek geschikt is voor snelle seriële verdunnings geleiding of de plaatsing van Selecteer replicaatregelaars. (III) M.A.P.L.E. kan worden gebruikt in een demonstratiemodus om de behoeften van laboratorium opleidingen te faciliteren of opmaak vereisten te benadrukken met betrekking tot steekproeven en controle plaatsingen of toegewijd goed gebruik (bijv. rand-effect barrière kloof). (IV) M.A.P.L.E. kan achtergrondverlichting transparante/doorschijnende putten om visualisatie van artefacten zoals neerslag/kristallisatie, bubbels, goed heterogeniteit, lege putten; waardoor de eindgebruiker ook gemakkelijk plaat afbeeldingen kan fotograferen voor documentatiebehoeften
Protocol
Representative Results
Discussion
Door het vrijgeven van M.A.P.L.E. als een open-source platform, hebben we een laboratorium tool die hulpprogramma biedt geïntroduceerd, maar kan ook gemakkelijk worden uitgebreid om te voldoen aan de veranderende behoeften van de eindgebruiker. De voorbereiding van de Benchtop microplaat is een veelvoorkomende taak die wordt uitgevoerd in een breed scala aan laboratorium omgevingen en deze taak kan aantoonbaar worden verbeterd met een technologie zoals M.A.P.L.E.
Het M.A.P.L.E.-platform is sp…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen Lina DeLuca, Fakhar Singhera, Hannah Williams, Lynn Deng, Osinachi Nwosu en Sarah Wachtman graag erkennen voor hun hulp bij het testen van het M.A.P.L.E. platform.
Materials
| 96 or 384 well microplate | https://en.wikipedia.org/wiki/Microplate | ||
| Microplate Assistive Pipetting Light Emitter | Open source | https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter | |
| Pipettor | https://www.jove.com/science-education/5033/an-introduction-to-the-micropipettor | ||
| Spectrometer | Ocean Optics | USB-650 Red Tide |
References
- Baillargeon, P., et al. Design of Microplate-Compatible Illumination Panels for a Semiautomated Benchtop Pipetting System. SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. , (2019).
- Baillargeon, P., et al. The Scripps Molecular Screening Center and Translational Research Institute. SLAS DISCOVERY: Advancing Life Sciences R&D. 24 (3), 386-397 (2019).
- . Pipetting Aid PlatR Available from: https://biosistemika.com/products/pipetting-platr/ (2019)
- Gilson Trackman Pipetting Tracker. Daigger Scientific Available from: https://www.daigger.com/gilson-trackma-pipetting-tracker-i-gsnf70301 (2019)
- TRACKMAN Connected US. Gilson Available from: https://www.gilson.com/default/systemm-trackman-connected-us.html (2019)
- 96 well plate pipette light guide. qit vision Available from: https://www.qitvision.com/projects/#Plate (2019)
- . Microplate Assistive Pipetting Light Emitter GitHub repository Available from: https://github.com/pierrebaillargeon/Microplate-Assistive-Pipetting-Light-Emitter (2019)
- Hawker, C. D., Schlank, M. R. Development of Standards for Laboratory Automation. Clinical Chemistry. 46, 746-750 (2000).
- . General Laboratory Techniques. An Introduction to the Micropipettor. JoVE Science Education Database. , (2019).
- . General Laboratory Techniques. Introduction to the Spectrophotometer. JoVE Science Education Database. , (2019).
- . General Laboratory Techniques. Introduction to the Microplate Reader. JoVE Science Education Database. , (2019).
