Applications pour les panneaux d'éclairage Microplate-Compatible open Source
Summary
Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.) est un dispositif piloté par ordinateur qui éclaire systématiquement les puits de microtiter pour fournir des conseils pour la préparation manuelle des microplaques. M.A.P.L.E. améliore l’exactitude de la préparation des microplaques tout en automatisant la tenue des dossiers de données. En outre, il peut aider à examiner la qualité des microplaques ou aider à la détection des erreurs.
Abstract
Les microplaques sont couramment utilisées dans l’environnement de laboratoire moderne pour une grande variété de tâches à la fois dans les opérations de laboratoire à petite échelle benchtop ainsi que à grande échelle à haut débit de dépistage (HTS) campagnes. Bien que l’automatisation en laboratoire ait considérablement accru l’utilité des microplaques, il reste des cas où l’instrumentation basée sur l’automatisation n’est pas faisable, rentable ou compatible avec les besoins de formatage des microplaques. Dans ces cas, les microplaques doivent être préparées manuellement. Les manipulations manuelles de microplaques sont problématiques, car un certain nombre de difficultés peuvent survenir en ce qui concerne le suivi précis des opérations d’échantillons, la tenue des données et l’inspection du contrôle de la qualité (QC) pour les artefacts de puits ou les erreurs de mise en forme. À mesure que les densités de puits microplaques augmentent (c.-à-d. 96 puits, 384 puits, 1536 puits), le risque d’introduire des erreurs augmente également considérablement. De plus, pour les petites opérations de laboratoire sur le banc, il est nécessaire d’améliorer la facilité et l’exactitude de la manipulation des échantillons de façon rentable. Ici, nous décrivons un système qui agit comme un guide semi-automatisé de pipetting appelé microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. a de multiples utilisations pour soutenir la cueillette des composés et la préparation des microplaques pour le développement d’analyses dans le dépistage à haut débit ou les opérations de laboratoire benchtop, ainsi que QC / assurance de la qualité (QA) évaluation diagnostique de microplaque qualité ou la visualisation d’erreurs de formatage bien.
Introduction
Comme récemment publié1, le laboratoire d’identification des plombs à Scripps Research2 a développé et publié un panneau d’éclairage open-source pour la préparation de microplaques appelé microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A. P.L.E.). La préparation manuelle des microplaques, qu’elles soient faites pour la gestion des composés ou les besoins de bio-analyse, peut être sujette à des erreurs humaines qui augmentent considérablement ainsi que la densité de la microplaque augmente. En outre, la tenue de dossiers et l’enregistrement des données du contenu/format des microplaques sont également sujets à des erreurs d’entrée manuelles. Dans les installations d’automatisation de dépistage à haut débit (HTS), ces problèmes sont atténués par l’utilisation de postes de travail robotiques pilotés par ordinateur qui sont intégrés à la tenue automatisée des dossiers des bases de données; réduire les manipulations manuelles et réduire le potentiel de mise en forme et d’enregistrement de données. Cependant, il reste de nombreux cas où l’instrumentation basée sur l’automatisation n’est tout simplement pas faisable ou compatible avec les besoins de formatage des microplaques, nécessitant une intervention manuelle. En outre, il est également nécessaire de soutenir les opérations de laboratoire à petite échelle qui nécessitent des dispositifs semi-automatisés compacts et rentables pour améliorer leur débit, leur précision et automatiser la tenue des données de la préparation des microplaques.
Bien que d’autres systèmes d’éclairage microplaque existent, ils sont propriétaires des solutions commerciales3,4,5, 6,7 limitée à certains formats de microplaque et leur propriétaire la nature à source fermée empêche les modifications apportées par l’utilisateur qui permettraient l’adaptation de ces appareils à des opérations spécialisées. M.A.P.L.E. a été conçu pour être un appareil open-source peu coûteux, avec du code source et tous les fichiers de conception disponibles gratuitement en ligne8. Les utilisateurs ayant une connaissance des techniques de soudure de montage de surface peuvent assembler leurs propres appareils M.A.P.L.E. avec le code et les fichiers de conception disponibles sur GitHub, ou ils peuvent modifier les circuits imprimés fournis (PCBs), l’enceinte d’impression 3D assistée par ordinateur (CAD) et le code pour répondre à leurs besoins spécifiques. Une liste complète des pièces nécessaires à la fabrication des BPC de guide lumineux peut être trouvée dans les tableaux supplémentaires 1 et 2 et plus de détails concernant la conception et la mise en œuvre des panneaux lumineux peuvent être trouvés dans récemment publié documentation1. Les utilisateurs qui souhaitent acheter des BPC de guidage léger pré-assemblés basés sur les fichiers open-source peuvent les trouver répertoriés en ligne9.
M.A.P.L.E. fournit à l’utilisateur un panneau d’éclairage facilement contrôlable qui a une empreinte à base de microplaques et un espacement LED-à-LED assorti aux spécifications de la Société pour le dépistage biomoléculaire (SBS) pour les microplates10. M.A.P.L.E. a été développé pour supporter les microplates de densité de 96 et 384 puits et permettre aux utilisateurs d’illuminer les puits dans n’importe quelle configuration, couleur et intensité souhaitée. Ces panneaux lumineux peuvent être utilisés pour éclairer les microplaques pour les opérations de tuyauterie11, pour simuler des opérations de mise en forme en laboratoire ou des instruments tels qu’un lecteur de microplaque12,13 pour l’éducation et la démonstration Fins. La nature open source du projet permet aux utilisateurs de modifier facilement les panneaux, le firmware ou le logiciel d’interface utilisateur graphique (GUI) pour prendre en charge toute nouvelle fonctionnalité souhaitée. Les directives et la tenue de données sont pilotées par ordinateur et peuvent être intégrées à des feuilles de calcul ou portées vers un système de base de données. Étant donné que M.A.P.L.E. est conçu pour fonctionner avec des fichiers délimités par virgule en texte clair, toute feuille de calcul ou logiciel de base de données capable d’importer ou d’exporter des fichiers formatés CSV peut être facilement étendu pour fonctionner avec M.A.P.L.E. En outre, l’enceinte du projet qui a été conçu pour ce système incline la microplaque vers l’utilisateur lors des opérations de tuyauterie, augmentant l’ergonomie en fournissant une posture plus naturelle pour l’utilisateur pendant le banc de laboratoire. Les caractéristiques opérationnelles spécifiques du système M.A.P.L.E. comprennent : (i) Faciliter les efforts de gestion des composés dans la préparation de plaques personnalisées en illuminant le puits et la destination à source unique sur les microplaques pour le guidage manuel de tuyauterie; assisté par un script d’ordinateur qui peut être enregistré comme un enregistrement électronique après l’achèvement. (ii) M.A.P.L.E. peut éclairer n’importe quel nombre de puits à travers des rangées ou des colonnes de microplaques; qui est idéalement adapté pour le guidage de dilution en série rapide ou le placement de contrôles de repli sélectionnés. (iii) M.A.P.L.E. peut être utilisé en mode de démonstration pour faciliter les besoins de formation en laboratoire ou mettre en évidence les exigences de mise en forme en ce qui concerne les emplacements d’échantillons et de contrôle ou l’utilisation de puits dédiés (p. ex., écart de barrière à effet de bord). (iv) M.A.P.L.E. peut éclairer des puits transparents/translucides pour permettre la visualisation d’artefacts tels que les précipitations/cristallisation, les bulles, l’hétérogénéité des puits, les puits vides; qui permet également à l’utilisateur final de photographier facilement les images de plaque pour les besoins de documentation
Protocol
Representative Results
Discussion
En publiant M.A.P.L.E. comme une plate-forme open-source, nous avons introduit un outil de laboratoire qui fournit l’utilité, mais peut également être facilement étendu pour répondre aux besoins évolutifs de l’utilisateur final. La préparation d’échantillons de microplaques Benchtop est une tâche commune qui est effectuée dans une grande variété d’environnements de laboratoire et cette tâche peut être manifestement améliorée avec une technologie telle que M.A.P.L.E.
La plate-fo…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs souhaitent remercier Lina DeLuca, Fakhar Singhera, Hannah Williams, Lynn Deng, Osinachi Nwosu et Sarah Wachtman pour leur aide dans l’essai de la plate-forme M.A.P.L.E.
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 |
Riferimenti
- 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).
