Applikationer til Open Source-Mikroplade kompatible belysnings paneler

Summary

Micro Plate kompenserende pipette Rings lampe (M.A.P.L.E.) er en computer drevet enhed, der systematisk oplyser mikrotiterbrønde for at give vejledning til manuel klargøring af mikroplader.  M.A.P.L.E. forbedrer nøjagtigheden af mikropladens forberedelse, mens data recordkeeping automatiseres.  Desuden kan det hjælpe med at undersøge mikropladen kvalitet eller støtte til påvisning af fejl.

Abstract

Mikroplader anvendes almindeligvis i det moderne laboratoriemiljø til en lang række opgaver både i små laboratorie stationære operationer samt i stor skala-kampagner med høj gennemløbs screening (HTS). Selvom laboratorie automatisering i høj grad har øget nytten af mikroplader, er der stadig tilfælde, hvor automatiserings baseret instrumentering ikke er mulig, omkostningseffektiv eller kompatibel med mikropladens formaterings behov. I disse tilfælde skal mikropladerne forberedes manuelt. Problematisk at manuelle mikropladens manipulationer er, at en række vanskeligheder kan opstå i forbindelse med den nøjagtige sporing af prøve operationer, dataregistrering og kvalitetskontrol (QC) inspektion for godt artefakter eller formateringsfejl. Da mikropladens brønd tæthed øges (dvs. 96-brønd, 384-godt, 1536-godt) øges potentialet for at indføre fejl også drastisk.  Desuden, for små bænk-top laboratorie operationer der findes et behov for at forbedre lethed og nøjagtighed af prøvehåndtering på en omkostningseffektivmåde. Heri beskriver vi et system, der fungerer som en semi automatiseret pipette Rings guide, der omtales som Mikropladens hjælpe pipette Rings-Lyemitter (M.A.P.L.E.).  M.A.P.L.E. har flere anvendelsesmuligheder til at understøtte sammensatte hit-plukning og mikropladen forberedelse til analyse udvikling i High-gennemløb screening eller laboratorie stationære operationer, samt QC/kvalitetssikring (QA) diagnostisk evaluering af mikropladen kvalitet eller visualisere godt formateringsfejl.

Introduction

Som for nylig offentliggjort¹, den bly identifikation laboratorium på Scripps Research² har udviklet og frigivet en open-source belysnings panel til mikroplade forberedelse benævnt mikropladen hjælpe pipettering lys emitter (M.A. P.L.E.). Manuel fremstilling af mikroplader, uanset om de er lavet til sammensatte forvaltning eller bio-assay behov, kan være tilbøjelige til menneskelige fejl, der drastisk stigning samt tæthed af mikropladen stiger. Desuden er korrekt registrering og data-logging af mikropladen indhold/format også tilbøjelige til manuelle indtastningsfejl. I automatiserings faciliteter med højt gennemløb (HTS) mindskes disse problemer ved hjælp af computerstyrede robot arbejdsstationer, der er integreret med automatiseret database registrering. minimering af manuelle manipulationer og reduktion af potentialet i formatering og data optagelsesfejl. Der er dog stadig mange tilfælde, hvor automatiserings baseret instrumentering simpelthen ikke er mulig eller kompatibel med mikropladens formaterings behov, som kræver manuel indgriben. Desuden er der også behov for at støtte små laboratorie operationer, der kræver kompakte og omkostningseffektive halvautomatiserede anordninger for at forbedre deres gennemløb, nøjagtighed og automatisere dataregistrering af mikropladstilberedning.

Mens andre mikroplade belysningssystemer findes, er de proprietære kommercielle løsninger^3,4,5,6,7 begrænset til at vælge mikroplade formater og deres proprietære lukket source-natur forhindrer bruger-drevne modifikationer, der ville gøre det muligt at tilpasse disse enheder til specialiserede operationer.  M.A.P.L.E. blev designet til at være en billig open source-enhed, med kildekode og alle design filer til rådighed for gratis online⁸. Brugere med viden om Surface Mount lodning teknikker kan samle deres egne M.A.P.L.E. enheder med koden og design filer tilgængelige på GitHub, eller de kan ændre de medfølgende trykte kredsløb (PCB) designs, 3D print kabinet Computer-Aided design (CAD) modeller og kode til at opfylde deres specifikke behov. En komplet liste over de dele, der er nødvendige for at fremstille lysvejledningens PCB, findes i supplerende tabel 1 og 2 , og yderligere oplysninger om udformningen og implementeringen af lyspanelerne findes i de nyligt offentliggjorte dokumentation¹. Brugere, der ønsker at købe pre-monteret lys guide PCB baseret off open source-filer kan finde dem, der er opført online⁹.

M.A.P.L.E. giver brugeren et let kontrollerbart belysnings panel, som har et mikroplade-baseret fodaftryk og LED-til-LED-afstand, der matches til Society for biomolekyler screening (SBS) specifikationer for mikroplader¹⁰. M.A.P.L.E. blev udviklet til at understøtte 96-og 384-brønd tæthed mikroplader og give brugerne mulighed for at belyse brønde i enhver ønsket konfiguration, farve og intensitet. Disse lyspaneler kan bruges til at belyse mikroplader til pipette Rings operationer¹¹, til at simulere laboratorie formaterings operationer eller instrumenter såsom en mikropladen læser^12,13 til uddannelses-og demonstrations Formål. Den open source karakter af projektet giver brugerne mulighed for nemt at ændre paneler, firmware eller grafisk brugergrænseflade (GUI) software til at understøtte enhver ny ønskede funktionalitet. Vejledning og dataregistrering er computer drevet og kan integreres med regneark eller porteres til et databasesystem. Fordi M.A.P.L.E. er designet til at arbejde med almindelig tekst kommasepareret filer, ethvert regneark eller database software, der er i stand til at importere eller eksportere CSV formateret filer kan nemt udvides til at arbejde med M.A.P.L.E. Desuden er det projekt kabinet, der er designet til dette system, hælder mikropladen mod brugeren under pipettering operationer, øge ergonomi ved at give en mere naturlig kropsholdning for brugeren, mens på laboratoriet bænk. Specifikke operationelle funktioner til M.A.P.L.E. systemet omfatter: (i) at lette sammensatte forvaltning indsats i forberedelsen af tilpassede plader ved at belyse enkelt kilde brønd og destination godt på tværs af mikroplader til manuel pipettering vejledning; assisteret via et computer script, der kan gemmes som en elektronisk post-færdiggørelse. (II) M.A.P.L.E. kan belyse et vilkårligt antal brønde på tværs af mikropladen rækker eller kolonner; som er ideelt egnet til hurtig seriel fortynding vejledning eller placering af Select replikat kontrol. (III) M.A.P.L.E. kan bruges i en demonstrationstilstand til at lette laboratorie træningsbehov eller fremhæve Formateringskrav med hensyn til prøve-og kontrol placeringer eller dedikeret brønd brug (f. eks. kant effekt barriere kløft). (IV) M.A.P.L.E. kan baggrundslys gennemsigtige/gennemskinnelige brønde for at muliggøre visualisering af artefakter som nedbør/krystallisering, bobler, godt heterogenitet, tomme brønde; som også giver slutbrugeren mulighed for nemt at fotografere plade billeder til dokumentationsbehov

Protocol

1. semiautomatiseret “plade til plade” prøveoverførsel forberedelse Generer en CSV-fil som vist i figur 1 , der indeholder kilde-og destinations plader ved hjælp af et regnearks redigeringsprogram. Den CSV-fil, der genereres, skal have følgende overskriftskolonner i den angivne rækkefølge: Source_barcode; Destination_barcode; Source_well; Dest_well; Transfer_volume. Under overskrifts kolonnerne skal du sørge for at inkludere én række i CSV-filen for hver af de ø…

Representative Results

Den M.A.P.L.E. platform er i stand til at belyse brønde i 96-og 384-brønd mikroplader i en række forskellige bruger konfigurerbare måder, så ligetil og uafhængig kontrol af farve og lysintensitet i hver brønd. Ved at hjælpe med at reducere mulighederne for fejl i manuelle pipette Rings operationer hjælper M.A.P.L.E. brugerne med at forberede mikroplader med øget tillid til, at hver brønd indeholder det ønskede indhold. Overførslen af prøver mellem pladerne og fremstillingen af serielle fortyndings plader, s…

Discussion

Ved at frigive M.A.P.L.E. som en open source-platform, har vi introduceret et laboratorium værktøj, der giver nytte, men kan også let udvides til at opfylde de skiftende behov slutbrugeren. Benchtop mikropladen prøveforberedelse er en almindelig opgave, der udføres i en lang række laboratoriemiljøer, og denne opgave kan påviseligt forbedres med en teknologi som M.A.P.L.E.

M.A.P.L.E. platformen er specielt udviklet med tilpasningsevne til fremtidige applikationer i tankerne. Hver kompon…

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