Applicazioni per pannelli di illuminazione compatibili con microplacca open source
Summary
Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.) è un dispositivo computerizzato che illumina sistematicamente i pozzi di microtiteri per fornire indicazioni per la preparazione manuale delle microplacche. M.A.P.L.E. migliora l’accuratezza della preparazione della microplacca automatizzando la registrazione dei dati. Inoltre, può aiutare con l’esame della qualità della microplacca o aiutare nel rilevamento di errori.
Abstract
Le micropille sono comunemente utilizzate nell’ambiente di laboratorio moderno per un’ampia varietà di compiti sia nelle operazioni di laboratorio su piccola scala che nelle campagne di screening ad alta velocità (HTS) su larga scala. Anche se l’automazione di laboratorio ha notevolmente aumentato l’utilità delle microplacche, rimangono casi in cui la strumentazione basata sull’automazione non è fattibile, conveniente o compatibile con le esigenze di formattazione delle micropille. In questi casi, le microplacche devono essere preparate manualmente. La problematica per le manipolazioni manuali di micropilli è che possono sorgere una serie di difficoltà relative al monitoraggio accurato delle operazioni di campionamento, alla conservazione dei record di dati e all’ispezione del controllo qualità (QC) per gli artefatti dei pozzi o gli errori di formattazione. Con l’aumentare della densità dei pozzi di micropiastra (cioè 96-bene, 384-bene, 1536-well) aumenta anche drasticamente il potenziale per l’introduzione di errori. Inoltre, per le piccole operazioni di laboratorio da banco esiste la necessità di migliorare la facilità e l’accuratezza della movimentazione dei campioni in modo conveniente. Qui, descriviamo un sistema che funge da guida di pipettaggio semi-automatico, indicato come Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. ha molteplici usi per supportare il recupero di colpi composti e la preparazione delle microplaciper per lo sviluppo di analisi nello screening ad alta velocità o nelle operazioni di laboratorio da banco, nonché la valutazione diagnostica qC/quality assurance (QA) della micropiastra qualità o visualizzare gli errori di formattazione del pozzo.
Introduction
Come recentemente pubblicato1, il laboratorio di identificazione dei piombi di Scripps Research2 ha sviluppato e rilasciato un pannello di illuminazione open source per la preparazione della micropiastra, indicato come Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A. P.L.E.). La preparazione manuale delle microplacche, che siano fatte per la gestione dei composti o per le esigenze di bio-analisi, può essere soggetta a errori umani che aumentano drasticamente e aumenta la densità della micropiastra. Inoltre, una corretta registrazione e registrazione dei dati del contenuto/formato della microplacca è anche soggetta a errori di immissione manuale. Nelle strutture di automazione di screening ad alta velocità effettiva (HTS), questi problemi vengono attenuati dall’uso di workstation robotiche computerizzata che sono integrate con la registrazione automatica dei database; minimizzando le manipolazioni manuali e riducendo il potenziale di errori di formattazione e registrazione dei dati. Tuttavia, rimangono molti casi in cui la strumentazione basata sull’automazione semplicemente non è fattibile o compatibile con le esigenze di formattazione a microplacca, richiedendo un intervento manuale. Inoltre, è necessario supportare operazioni di laboratorio su piccola scala che richiedano dispositivi semiautomatici compatti ed economici per migliorare la loro produttività, precisione e automatizzare la registrazione dei dati della preparazione delle microplacche.
Mentre esistono altri sistemi di illuminazione a micropiastra, sono soluzioni commerciali proprietarie3,4,5,6,7 limitati a selezionare i formati di microplacche e la loro proprietaria la natura a fonte chiusa impedisce modifiche guidate dall’utente che consentirebbero l’adattamento di questi dispositivi per operazioni specializzate. M.A.P.L.E. è stato progettato per essere un dispositivo open source poco costoso, con codice sorgente e tutti i file di progettazione disponibili gratuitamente online8. Gli utenti con conoscenza delle tecniche di saldatura del montaggio di superficie possono assemblare i propri dispositivi M.A.P.L.E. con i file di codice e di progettazione disponibili su GitHub, oppure possono modificare i modelli di schede a circuito stampato (PCB) fornite, l’alloggiamento di stampa 3D assistito dal computer modelli di progettazione (CAD) e codice per soddisfare le loro esigenze specifiche. Un elenco completo delle parti necessarie per fabbricare la guida luminosa PCB può essere trovato nelle tabelle supplementari 1 e 2 e ulteriori dettagli per quanto riguarda la progettazione e l’implementazione dei pannelli luminosi possono essere trovati di recente documentazione1. Gli utenti che desiderano acquistare PCB guida luce pre-assemblati basati sui file open-source possono trovarli elencati online9.
M.A.P.L.E. fornisce all’utente un pannello di illuminazione facilmente controllabile che ha un ingombro basato su microplacca e una spaziatura LED-to-LED corrispondente alle specifiche Society for Biomolecular Screening (SBS) per micropiastre10. M.A.P.L.E. è stato sviluppato per supportare microplacche a densità di 96 e 384 pozze e consentire agli utenti di illuminare i pozzi in qualsiasi configurazione, colore e intensità desiderati. Questi pannelli luminosi possono essere utilizzati per illuminare le microplacche per le operazioni di pipettaggio11, per simulare operazioni di formattazione di laboratorio o strumenti come un lettore di microplacia12,13 per l’istruzione e la dimostrazione Scopi. La natura open source del progetto consente agli utenti di modificare facilmente i pannelli, il firmware o il software dell’interfaccia utente grafica (GUI) per supportare qualsiasi nuova funzionalità desiderata. Le linee guida e la registrazione dei dati sono basate su computer e possono essere integrate con fogli di calcolo o ospitate in un sistema di database. Poiché M.A.P.L.E. è progettato per funzionare con file delimitati da virgole in testo non crittografato, qualsiasi foglio di calcolo o software di database in grado di importare o esportare file in formato CSV può essere facilmente esteso per funzionare con M.A.P.L.E. Inoltre, il recinto del progetto che è stato progettato per questo sistema inclina la micropiastra verso l’utente durante le operazioni di pipettaggio, aumentando l’ergonomia fornendo una postura più naturale per l’utente mentre si è al banco del laboratorio. Caratteristiche operative specifiche del sistema M.A.P.L.E. includono: (i) Facilitare gli sforzi di gestione composta nella preparazione di piastre personalizzate illuminando bene la singola sorgente e la destinazione bene tra micropiastre per la guida di pipettaggio manuale; assistito attraverso uno script del computer che può essere salvato come un record elettronico dopo il completamento. (ii) M.A.P.L.E. può illuminare un numero qualsiasi di pozzi su file o colonne di microplacca; che è ideale per una rapida guida alla diluizione seriale o per il posizionamento dei controlli di replica di selezione. (iii) M.A.P.L.E. può essere utilizzato in modalità dimostrativa per facilitare le esigenze di formazione di laboratorio o per evidenziare i requisiti di formattazione relativi ai posizionamenti di campionamento e controllo o all’utilizzo di pozzi dedicati (ad esempio, gap di barriera effetto bordo). (iv) M.A.P.L.E. può retroilluminazione pozzi trasparenti/traslucidi per consentire la visualizzazione di artefatti come precipitazioni / cristallo, bolle, eterogeneità dei pozzi, pozzi vuoti; che consente inoltre all’utente finale di fotografare facilmente le immagini delle lastre per le esigenze di documentazione
Protocol
Representative Results
Discussion
Rilasciando M.A.P.L.E. come piattaforma open source, abbiamo introdotto uno strumento di laboratorio che fornisce utilità, ma può anche essere facilmente esteso per soddisfare le esigenze in continua evoluzione dell’utente finale. La preparazione del campione di micropiastra Benchtop è un’attività comune che viene eseguita in un’ampia varietà di ambienti di laboratorio e questo compito può essere notevolmente migliorato con una tecnologia come M.A.P.L.E.
La piattaforma M.A.P.L.E. è stat…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano riconoscere Lina DeLuca, Fakhar Singhera, Hannah Williams, Lynn Deng, Osinachi Nwosu e Sarah Wachtman per la loro assistenza nel testare la piattaforma 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
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- 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).
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