오픈 소스 마이크로플레이트 호환 조명 패널용 애플리케이션
Summary
마이크로플레이트 보조 파이펫팅 라이트 에미터(M.A.P.L.E.)는 마이크로플레이트의 수동 준비에 대한 지침을 제공하기 위해 마이크로티터 웰을 체계적으로 조명하는 컴퓨터 구동 장치입니다. M.A.P.L.E.는 데이터 기록 보관을 자동화하면서 마이크로플레이트 준비의 정확도를 향상시킵니다. 또한 마이크로 플레이트 품질을 검사하거나 오류 감지를 지원할 수 있습니다.
Abstract
마이크로 플레이트는 소규모 실험실 벤치탑 작업뿐만 아니라 대규모 고처리량 스크리닝(HTS) 캠페인 모두에서 다양한 작업을 위해 현대 실험실 환경에서 일반적으로 사용됩니다. 실험실 자동화로 인해 마이크로플레이트의 유용성은 크게 향상되었지만 자동화 기반 계측이 실현 가능하지 않거나 비용 효율적이며 마이크로플레이트 서식 요구 사항과 호환되지 않는 경우가 남아 있습니다. 이러한 경우 마이크로 플레이트를 수동으로 준비해야 합니다. 수동 마이크로플레이트 조작에 문제가 되는 것은 샘플 작업의 정확한 추적, 데이터 기록 보관 및 품질 관리(QC) 검사와 관련하여 잘 아티팩트 또는 서식 오류에 대한 여러 가지 문제가 발생할 수 있다는 것입니다. 마이크로 플레이트 웰 밀도가 증가함에 따라 (즉, 96 웰, 384 웰, 1536 웰) 오류가 발생할 가능성도 급격히 증가합니다. 또한, 소형 벤치탑 실험실 작업의 경우 비용 효율적인 방식으로 시료 처리의 용이성과 정확성을 개선할 필요성이 존재합니다. 본 명세서에서는 마이크로플레이트 보조 파이펫팅 라이트 이미터(M.A.P.L.E.)로 지칭되는 반자동 파이펫팅 가이드역할을 하는 시스템을 설명한다. M.A.P.L.E.는 고처리량 스크리닝 또는 실험실 벤치탑 작업에서 분석 개발을 위한 화합물 적중 피킹 및 마이크로플레이트 준비를 지원하고 마이크로플레이트의 QC/품질 보증(QA) 진단 평가를 지원하기 위한 여러 용도를 가지고 있습니다. 품질 또는 잘 서식 오류를 시각화.
Introduction
최근 발표된1,스크립스 리서치2의 리드 식별 연구소는 마이크로플레이트 보조 파이펫팅 라이트 이미터(M.A)라고 불리는 마이크로플레이트 준비를 위한 오픈 소스 조명 패널을 개발하고 출시했습니다. P.L.E.) 마이크로플레이트의 수동 제제는 화합물 관리 또는 생체 분석 요구를 위해 만들어지든, 마이크로플레이트의 밀도뿐만 아니라 크게 증가하는 인간의 실수에 취약할 수 있습니다. 또한 마이크로 플레이트 콘텐츠/형식의 적절한 기록 보관 및 데이터 로깅도 수동 입력 오류가 발생하기 쉽습니다. 높은 처리량 스크리닝(HTS) 자동화 시설에서이러한 문제는 자동화된 데이터베이스 기록 보관과 통합된 컴퓨터 기반 로봇 워크스테이션을 사용하여 완화됩니다. 수동 조작을 최소화하고 서식 지정 및 데이터 기록 오류를 줄일 수 있습니다. 그러나 자동화 기반 계측이 단순히 불가능하거나 마이크로 플레이트 서식 요구 사항과 호환되지 않는 경우가 많기 때문에 수동 개입이 필요합니다. 또한 마이크로플레이트 준비의 처리량, 정확성 및 데이터 기록 보관을 자동화하기 위해 컴팩트하고 비용 효율적인 반자동 장치가 필요한 소규모 실험실 운영을 지원해야 합니다.
다른 마이크로 플레이트 조명 시스템이 존재하는 동안, 그들은 독점 상용 솔루션3,4,5,6,7 마이크로 플레이트 형식과 그 독점으로 제한 폐쇄 소스 특성은 특수 한 작업에 대 한 이러한 장치를 적응을 허용 하는 사용자 기반 수정을 방지 합니다. M.A.P.L.E.는 소스 코드와 모든 디자인 파일을 무료로 온라인으로 사용할 수있는 저렴한 오픈 소스 장치로 설계되었습니다8. 표면 마운트 납땜 기술에 대한 지식이 있는 사용자는 GitHub에서 사용할 수 있는 코드 및 설계 파일로 자체 M.A.P.L.E. 장치를 조립하거나 제공된 인쇄 회로 기판(PCB) 설계, 3D 인쇄 인클로저 컴퓨터 지원 장치를 수정할 수 있습니다. CAD(설계) 모델 및 코드를 사용하여 특정 요구 사항을 충족합니다. 라이트 가이드 PCB를 제작하는 데 필요한 부품의 전체 목록은 보충 표 1 및 2에서 찾을 수 있으며 라이트 패널의 설계 및 구현에 대한 자세한 내용은 최근 출판된 에서 확인할 수 있습니다. 문서1. 오픈 소스 파일을 기반으로 미리 조립 된 라이트 가이드 PCB를 구입하고자하는 사용자는 온라인9에나열 된 것을 찾을 수 있습니다.
M.A.P.L.E.는 마이크로플레이트10에대한 바이오 분자 스크리닝(SBS) 사양에 일치하는 마이크로플레이트 기반 풋프린트 및 LED-LED 간격을 가진 쉽게 제어 가능한 조명 패널을 사용자에게 제공한다. M.A.P.L.E.는 96웰 및 384웰 밀도의 마이크로플레이트를 지원하고 사용자가 원하는 구성, 색상 및 강도로 우물을 조명할 수 있도록 개발되었습니다. 이 광 패널은 파이펫팅 작업(11)을위한 마이크로 플레이트를 조명하는 데 사용할 수 있으며, 교육 및 데모를 위한 마이크로 플레이트 리더12,13과 같은 실험실 포맷 작업 또는 계측기를 시뮬레이션할 수 있습니다. 목적. 프로젝트의 오픈 소스 특성을 통해 사용자는 패널, 펌웨어 또는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 소프트웨어를 쉽게 수정하여 원하는 새로운 기능을 지원할 수 있습니다. 지침 및 데이터 기록 보관은 컴퓨터 기반이며 스프레드시트와 통합하거나 데이터베이스 시스템으로 이식할 수 있습니다. M.A.P.L.E.는 일반 텍스트 쉼표 구분 된 파일로 작동하도록 설계되었기 때문에 CSV 형식의 파일을 가져오거나 내보낼 수있는 모든 스프레드 시트 또는 데이터베이스 소프트웨어를 M.A.P.L.E.에서 쉽게 확장할 수 있습니다. 또한, 이 시스템을 위해 설계된 프로젝트 인클로저는 파이펫팅 작업 중에 마이크로 플레이트를 사용자쪽으로 기울어 실험실 벤치에 있는 동안 사용자에게 보다 자연스러운 자세를 제공하여 인체공학성을 높입니다. M.A.P.L.E. 시스템에 대한 특정 운영 기능에는 다음과 같은 내용이 포함됩니다: (i) 수동 파이펫팅 안내를 위해 마이크로 플레이트전반에 걸쳐 단일 소스와 대상을 잘 조명하여 맞춤형 플레이트를 준비하는 복합 관리 노력을 용이하게 합니다. 전자 기록 후 완료로 저장할 수 있는 컴퓨터 스크립트를 통해 지원됩니다. (ii) M.A.P.L.E.는 마이크로 플레이트 행 이나 열에 걸쳐 우물의 수를 조명할 수 있습니다. 빠른 직렬 희석 안내 또는 선택 복제 컨트롤 배치에 이상적입니다. (iii) M.A.P.L.E.는 데모 모드에서 실험실 교육 요구를 용이하게 하거나 샘플 및 제어 배치 또는 전용 웰 사용(예: 에지 효과 장벽 갭)과 관련하여 서식 요구 사항을 강조할 수 있습니다. (iv) M.A.P.L.E.는 강수/결정화, 기포, 잘 이질성, 빈 우물과 같은 유물의 시각화를 허용하기 위해 투명/반투명 웰을 백라이트할 수 있습니다. 또한 최종 사용자가 문서화 요구 사항에 맞게 플레이트 이미지를 쉽게 촬영할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
M.A.P.L.E.를 오픈 소스 플랫폼으로 출시함으로써 유틸리티를 제공하지만 최종 사용자의 진화하는 요구를 충족하도록 쉽게 확장할 수 있는 실험실 도구를 도입했습니다. Benchtop 마이크로 플레이트 샘플 준비는 다양한 실험실 환경에서 수행되는 일반적인 작업이며 M.A.P.L.E와 같은 기술로 이 작업을 분명히 향상시킬 수 있습니다.
M.A.P.L.E. 플랫폼은 향후 애플리케이션에 대한 적응?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 리나 델루카, 파카르 싱헤라, 한나 윌리엄스, 린 덩, 오시나치 Nwosu및 사라 바흐트만이 M.A.P.L.E. 플랫폼 을 테스트하는 데 도움을 주었습니다.
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).
