יישומים ללוחות תאורה בקוד פתוח מיקרופלייט
Summary
מסייעת מיקרוליטוף האור פולט (M.A.P.L.E.) הוא מכשיר מונחה מחשב שמאיר באופן שיטתי בארות מיקרוטיטר כדי לספק הדרכה להכנה ידנית של מיקרופלטות. M.A.P.L.E. משפרת את הדיוק של הכנה למיקרו-פלטה, בעוד שמירה על הנתונים מאוטומציה. בנוסף, הוא יכול לסייע בבדיקת איכות המיקרופלטה או סיוע באיתור שגיאות.
Abstract
מיקרופלטות משמשות בדרך כלל בסביבת המעבדה המודרנית עבור מגוון רחב של משימות הן בפעולות ספסל בקנה מידה קטן המעבדה, כמו גם מסעות בקנה מידה גדול לסינון תפוקה גבוהה (HTS). למרות אוטומציה מעבדה הגביר מאוד את כלי השירות של מיקרופלטות שם נשארים מקרים בהם מכשור אוטומציה מבוסס אינו אפשרי, חסכוני או תואם לצרכי עיצוב microplates. במקרים אלה, יש להכין מיקרופלטות באופן ידני. בעייתי מניפולציות מיקרופלייט ידני הוא כי מספר קשיים יכולים לנבוע מעקב מדויק של פעולות לדוגמה, שמירה על רשומות נתונים ובקרת איכות (QC) בדיקה עבור ממצאים או עיצוב שגיאות. כאשר מיקרופלייט היטב מגדיל את הגידול (כלומר, 96-ובכן, 384-ובכן, 1536-ובכן) הפוטנציאל להציג שגיאות מגדיל גם באופן דרסטי. יתר על כן, עבור מעבדה קטנה הספסל העליון פעולות קיים צורך לשפר את הקלות והדיוק של הטיפול במדגם בצורה חסכונית. להלן, אנו מתארים מערכת שפועלת כמדריך ליטוף למחצה אוטומטי המכונה מסייעת מיקרופלייט ליטוף פולט אור (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. יש מספר שימושים לתמיכה מתחם לקטוף פגע ומיקרופלייט הכנה לפיתוח שיטת ההקרנה בתפוקה גבוהה או פעולות ספסל המעבדה, כמו גם QC/הבטחת איכות (QA) אבחון הערכה של אימונולוגיה איכות או להמחיש שגיאות העיצוב היטב.
Introduction
כפי שפורסם לאחרונה1, המעבדה זיהוי העופרת ב סקריפס מחקר2 פיתחה ושוחרר פאנל תאורה פתוח עבור הכנה אימונולוגיה המכונה מסייעת מיקרופלייט ליטוף פולט אור (M.A. P.L.E.). הכנת ידני של מיקרופלטות, בין אם הם נעשים עבור ניהול מורכבים או ביולוגי צרכים, יכול להיות נוטה שגיאות אנושיות כי להגדיל באופן דרסטי כמו צפיפות של מיקרולוח גדל. בנוסף, הרשומות המתאימות ורישום נתונים של מיקרופלייט תוכן/פורמט הוא גם נוטה שגיאות כניסה ידנית. במתקני אוטומציה של הקרנת תפוקה גבוהה (HTS) בעיות אלה מוקלטות באמצעות תחנות עבודה רובוטיות מונחות מחשב המשולבות עם העברת רשומות מסדי נתונים אוטומטית; מזעור מניפולציות ידניות והפחתת הפוטנציאל של שגיאות עיצוב והקלטת נתונים. עם זאת, קיימים מקרים רבים שבהם מכשור מבוסס אוטומציה אינו אפשרי או תואם לצורכי עיצוב אימונולוגיה, המחייב התערבות ידנית. יתרה מזאת, יש גם צורך לתמוך בפעולות במעבדה בקנה מידה קטן הדורשות קומפקטי וחסכוני התקנים חצי אוטומטיים כדי לשפר את התפוקה שלהם, דיוק ולהפוך נתונים לאוטומטיים-שמירה של הכנה אימונולוגיה.
בעוד מערכות מיקרו לוחיות תאורה אחרות קיימות, הן פתרונות מסחריים קנייניים3,4,5,6, 7 מוגבל כדי לבחור תבניות אימונולוגיה והקניינית שלהם טבע מקור סגור מונע שינויים מונחי-משתמש שיאפשרו לעיבוד התקנים אלה עבור פעולות מיוחדות. M.A.P.L.E. תוכנן להיות מכשיר מקור פתוח זול, עם קוד המקור ואת כל קבצי העיצוב הזמינים עבור מקוון חינם8. משתמשים עם ידע של משטח לפני הלחמה טכניקות להרכיב התקנים M.A.P.L.E. שלהם עם הקוד והעיצוב קבצים זמינים על GitHub, או שהם יכולים לשנות את שסופקו לוחות מעגלים מודפסים (Pcb) עיצובים, 3D מארז הדפסה בעזרת מחשב מודלים וקוד עיצוב (CAD) כדי לענות על הצרכים הספציפיים שלהם. רשימה מלאה של החלקים הדרושים כדי להמציא את Pcb מדריך אור ניתן למצוא בטבלאות משלימות 1 ו- 2 ופרטים נוספים לגבי העיצוב והיישום של לוחות האור ניתן למצוא לאחרונה לאור תיעוד1. משתמשים המעוניינים לרכוש מראש מדריך אור Pcb בהתבסס על הקבצים קוד פתוח יכול למצוא אותם המפורטים באינטרנט9.
M.A.P.L.E. מספק למשתמש פאנל תאורה הניתן לשליטה בקלות שיש לו טביעת רגל מבוססת microplate ומרווח LED-to-LED התאמה לחברה עבור הקרנה ביוקולולקולרית (SBS) מפרטים עבור microplate10. M.A.P.L.E. פותחה כדי לתמוך 96-ו 384-היטב מיקרופלטות צפיפות ולאפשר למשתמשים להאיר בארות בכל תצורה רצויה, צבע ועוצמה. לוחות אור אלה יכולים לשמש כדי להאיר מיקרופלטות עבור פעולות ליטוף11, כדי לדמות פעולות עיצוב מעבדה או מכשירים כגון קורא מיקרופלייט12,13 לחינוך והדגמה מטרות. אופי הקוד הפתוח של הפרוייקט מאפשר למשתמשים לשנות בקלות את הפאנלים, הקושחה או ממשק המשתמש הגרפי (GUI) כדי לתמוך בכל הפונקציונליות הרצויה חדשה. הדרכה והמרת נתונים הם מונחי-מחשב וניתן לשלבם בגליונות אלקטרוניים או מועבר למערכת מסד נתונים. מכיוון ש-M.A.P.L.E. מתוכנן לעבוד עם קבצים מופרדים באמצעות פסיקים, כל גיליון אלקטרוני או תוכנת מסד נתונים המסוגל לייבא או לייצא קבצים בתבנית CSV ניתן להרחיב בקלות לעבודה עם M.A.P.L.E. עוד, מארז הפרויקט אשר תוכנן עבור מערכת זו מטה את המיקרופלייט לכיוון המשתמש במהלך פעולות pipetting יטוף, הגדלת ארגונומיה על ידי מתן יציבה טבעית יותר עבור המשתמש תוך כדי ספסל המעבדה. תכונות מבצעיות ספציפיות למערכת M.A.P.L.E. כוללות: (i) הקלה על מאמצי ניהול מורכבים בהכנת צלחות מותאמות אישית על ידי הארת מקור יחיד היטב והיעד היטב על פני מיקרופלטות לקבלת הדרכה ידנית; באמצעות קובץ script של מחשב שניתן לשמור כהשלמה להודעת רשומה אלקטרונית. (ii) M.A.P.L.E. יכול להאיר כל מספר של בארות על פני שורות או עמודות מיקרולוח; אשר מתאים באופן אידיאלי עבור דילול סדרתי מהיר הדרכה או מיקום של שכפול בחירה של פקדים. (iii) ניתן להשתמש ב-M.A.P.L.E. במצב הדגמה כדי להקל על צורכי ההדרכה במעבדה או להדגיש את דרישות העיצוב לגבי מיקומי מדגם ובקרה או שימוש ייעודי היטב (למשל, פער המכשול של אפקט הקצה). (iv) M.A.P.L.E. יכול לתאורה אחורית שקוף/שקוף בארות כדי לאפשר ויזואליזציה של חפצים כגון משקעים/התגבשות, בועות, טוב טרוגניות, בארות ריקות; אשר גם מאפשר למשתמש הקצה לצלם תמונות לוחית בקלות עבור צורכי התיעוד
Protocol
Representative Results
Discussion
על-ידי שחרור M.A.P.L.E. כפלטפורמה קוד פתוח, הצגנו כלי מעבדה המספק שירות, אך ניתן גם להרחיב בקלות כדי לענות על הצרכים המתפתחים של משתמש הקצה. הכנה לדוגמה מיקרולוחית הספסל היא משימה נפוצה המבוצעת במגוון רחב של סביבות מעבדה ומשימה זו ניתן לשפר הדגמה עם טכנולוגיה כגון M.A.P.L.E.
פלטפורמת…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים רוצים להכיר את לינה לוקה, פסקאר Singhera, חנה ויליאמס, לין דנג, אוסינאצ’י נוווסו ושרה וכטמן על עזרתם בבדיקת פלטפורמת 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 |
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).
