Приложения для microplate-совместимых панелей для освещения с открытым исходным кодом
Summary
Microplate Assisttting Light Emitter (M.A.P.L.E.) является компьютерным устройством, которое систематически освещает скважины микротитеров, чтобы обеспечить руководство для ручной подготовки микроплит. M.A.P.L.E. повышает точность подготовки микроплит при автоматизации учета данных. Кроме того, он может помочь в изучении качества микроплит ы или помочь в обнаружении ошибок.
Abstract
Микроплиты широко используются в современных лабораторных условиях для выполнения самых разнообразных задач как в небольших лабораторных работах, так и в крупномасштабных кампаниях по скринингу высокой пропускной силы (HTS). Хотя лабораторная автоматизация значительно повысила полезность микроплит, остаются случаи, когда приборы на основе автоматизации не являются осуществимыми, экономически эффективными или совместимыми с потребностями форматирования микроплит. В этих случаях микроплиты должны быть подготовлены вручную. Проблема для ручных манипуляций с микроплитами заключается в том, что ряд трудностей может возникнуть в отношении точного отслеживания операций образца, ведения учета данных и контроля качества (КК) на обнаружение артефактов скважин или ошибок форматирования. По мере увеличения плотности скважин микроплиты (т.е. 96-ну, 384-ну, 1536-ну), потенциал для введения ошибок также резко возрастает. Кроме того, для небольших лабораторных операций на скамейке запасных существует необходимость в повышении простоты и точности обработки образцов с точки зрения экономии. В этом случае мы описываем систему, которая действует как полуавтоматический пипеттинг руководство называют Microplate Вспомогательные Pipetting Свет Излучатель (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. имеет несколько применений для поддержки соединения хит-сбор и микроплиты подготовки для проверки развития в высокой пропускной стадии скрининга или лабораторных скамейке операций, а также КК / качество гарантии (ЗА) диагностической оценки микроплиты качество или визуализация хорошо форматирования ошибок.
Introduction
Как недавно опубликовано1, ведущая лаборатория идентификации в Scripps Research2 разработала и выпустила открытым исходным кодом панели освещения для микроплиты подготовки называют Microplate Вспомогательные Pipetting Свет Излучатель (M.A. P.L.E.). Ручная подготовка микроплит, независимо от того, сделаны ли они для комплексного управления или био-анализ потребностей, могут быть склонны к человеческим ошибкам, которые резко увеличиваются, а плотность микроплиты увеличивается. Кроме того, надлежащая учет и регистрация данных микроплит/формата также подвержены ошибкам ручного ввода. В системах автоматизации высокой пропускной силы (HTS) эти проблемы смягчаются за счет использования роботизированных роботизированных станций, управляемых компьютерами, которые интегрированы с автоматизированным ведением учета баз данных; минимизация ручных манипуляций и снижение возможностей форматирования и записи данных. Однако по-прежнему существует много случаев, когда приборы на основе автоматизации просто не осуществимы или совместимы с потребностями форматирования микроплит, что требует ручного вмешательства. Кроме того, необходимо также оказывать поддержку мелкомасштабным лабораторным операциям, которые требуют компактных и экономичных полуавтоматических устройств для улучшения их пропускной связи, точности и автоматизации учета данных о подготовке микроплит.
В то время как другие системы освещения микроплит существуют, они являются проприетарными коммерческими решениями3,4,5,6,7,ограниченными для выбора форматов микроплит и их собственных Природа с закрытым исходным источником предотвращает модификации, управляемые пользователями, которые позволят адаптировать эти устройства для специализированных операций. M.A.P.L.E. был разработан, чтобы быть недорогим устройством с открытым исходным кодом, с исходным кодом и всеми файлами дизайна, доступными бесплатно онлайн8. Пользователи со знанием методов пайки поверхностных креплений могут собирать свои собственные устройства M.A.P.L.E. с кодом и файлами дизайна, доступными на GitHub, или они могут изменять предоставленные печатные платы (PCB) конструкции, 3D-печать корпуса с помощью компьютера модели и код для удовлетворения конкретных потребностей. Полный список частей, необходимых для изготовления светналяющих ПХД можно найти в дополнительных таблицах 1 и 2 и более подробную информацию о проектировании и реализации световых панелей можно найти в недавно опубликованном документация1. Пользователи, желающие приобрести предварительно собранные световые путеводители PCB на основе файлов с открытым исходным кодом, могут найти их, перечисленные в Интернете9.
M.A.P.L.E. предоставляет пользователю легко управляемую панель освещения, которая имеет микроплиту на основе следа и светодиодные интервалы в соответствии с Обществом для биомолекулярного скрининга (SBS) спецификации для микроплит10. M.A.P.L.E. была разработана для поддержки микроплит плотной 96- и 384 скважин и позволяет пользователям освещать скважины в любой желаемой конфигурации, цвете и интенсивности. Эти световые панели могут быть использованы для освещения микроплит для трубационных операций11, для имитации лабораторных операций форматирования или инструментов, таких как микроплиты читателя12,13 для образовательных и демонстрационных Целей. Характер проекта с открытым исходным кодом позволяет пользователям легко модифицировать панели, прошивку или графическое программное обеспечение для графического пользовательского интерфейса (GUI) для поддержки любой новой желаемой функциональности. Руководство и учет данных являются управляемыми компьютером и могут быть интегрированы с электронными таблицами или портированы в систему баз данных. Поскольку M.A.P.L.E. предназначен для работы с файлами разграничения запятой, любое программное обеспечение электронной таблицы или базы данных, которое способно импортировать или экспортировать отформатированные файлы CSV, может быть легко расширено для работы с M.A.P.L.E. Кроме того, корпус проекта, который был разработан для этой системы наклоняет микроплиту к пользователю во время операций pipetting, увеличивая эргономику, обеспечивая более естественную осанку для пользователя в то время как на скамейке лаборатории. Конкретные эксплуатационные характеристики системы M.A.P.L.E. включают: i) содействие комплексным усилиям по управлению при подготовке индивидуальных пластин путем освещания скважины с одним источником и назначения на микроплитах для ручного руководства пипеттингом; с помощью компьютерного скрипта, который может быть сохранен в качестве электронного завершения записи поста. ii) M.A.P.L.E. может освещать любое количество колодцев через микроплиты или колонны; который идеально подходит для быстрого последовательного разбавления руководства или размещения избранных элементов управления репликацией. iii) M.A.P.L.E. может использоваться в демонстрационном режиме для облегчения потребностей в лабораторной подготовке или выделения требований к форматированию в отношении мест проведения выборок и контроля или использования выделенных скважин (например, барьерный барьерный барьерный барьерный разрыв с краем). iv) M.A.P.L.E. может подсветку прозрачных/полупрозрачных скважин, позволяющих визуализировать артефакты, такие как осадки/кристаллизация, пузыри, неоднородность скважин, пустые скважины; что также позволяет конечному пользователю легко фотографировать изображения пластин для нужд документации
Protocol
Representative Results
Discussion
Выпуская M.A.P.L.E. в качестве платформы с открытым исходным кодом, мы внедрили лабораторный инструмент, который обеспечивает полезность, но также может быть легко расширен для удовлетворения меняющихся потребностей конечного пользователя. Подготовка образца микроплиты Бенчтопа являетс…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы признать Лину DeLuca, Фахар Singhera, Ханна Уильямс, Линн Денг, Осиначи Nwosu и Сара Wachtman за их помощь в тестировании m.A.P.L.E. платформы.
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).
