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Pipettieren am Nanoliterlimit

Präzises Automatisieren von Liquid-Handling-Applikationen

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Geringe Fertigungstoleranzen und die richtige Materialauswahl in der Spitzenproduktion spielen bei der Verwendung dieser im Hochdurchsatz eine große Rolle. Der Anspruch an die Spitzen ist hinsichtlich der Geradheit, der absoluten Längengleichheit sowie des geringen Durchmessers besonders hoch. Der Einfluss der Spitzen- und Plattengeometrie auf das Gelingen eines qPCR-Ansatzes ist in diesem Arbeitsformat umso größer. Durch die Verwendung nicht-standardisierter Plattenformate mit geringerem Rastermaß (2,24 mm statt 2,25 mm) und verringertem Welldurchmesser (1,4 mm statt 1,8 mm) ist die Anforderung an die Automatisierung einer HT-qPCR sehr hoch. Mit dem entsprechend angepassten Stahlspitzenmagazin von Analytik Jena mit einem Spitzendurchmesser von 0,5 mm und der Verwendung der richtigen Adapter zur Kompensation der Durchbiegung der Platte (> 100 µm) kann die Roche-Lightcycler-Platte 1536 problemlos für die HT-qPCR vorbefüllt werden.

Geschwindigkeit kombiniert mit Reproduzierbarkeit

Die Ansprüche der Probenvorbereitung im hochdichten Plattenformat an die Liquid-Handling-Automatisierung sind sehr verschieden. Durch die Entwicklung schneller Analysegeräte, wie dem Rapiflex von Bruker, ein Massenspektrometer für die Matrix unterstützte Laser-Desorptions/Ionisierungs-Massenspektrometrie (MALDI-MS), sollten entsprechende Probenvorbereitungen die Effizienz dieser Analysemethode unterstützen. Die Cybio Well vario 1536 Liquid Handling Workstation von Analytik Jena ist in der Lage, die spezifischen Probenplatten in einer zur Dauer der Analyse des Massenspektrometers äquivalenten Zeit vorzubereiten (< 10 min), sodass das Screening von einer Million Proben in weniger als fünf Tagen möglich wird.

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Das hier verwendete Prinzip der Spot-on-Spot-Pipettierung (Matrix-Assay-Matrix-Sandwich) bei der Probenvorbereitung verlangt dem Pipettierroboter eine sehr hohe Präzision und Positioniergenauigkeit ab. Durch den Aufbau des Cybio Well vario unter Verwendung eines fixierten Pipettierkopfes statt einer beweglichen Pipettierkopfeinheit und eines präzisen Plattenaushebers kann die erforderliche Positioniergenauigkeit beim wiederholten Spotten in der MALDI-TOF-Probenvorbereitung im 1536er Raster erreicht werden. Die Verwendung von Keramikspitzen mit einem Arbeitsvolumen von 0,1 nl bis1 µl resultiert in einer hohen Präzision bei der Tropfenabgabe auf die MALDI-Target-Platte (CV % kleiner als 2%).

Die Integrität des Assays wahren

Bei der Automatisierung der oben genannten Assays werden die Spitzen während eines Durchlaufs nicht ausgewechselt. Der Einfluss der Wascheffizienz steigt und wirkt sich signifikant auf die Qualität des Assays aus. Adhärente Flüssigkeiten lagern sich an der Spitzenoberfläche ab oder bilden einen Flüssigkeitsfilm in der Spitze. Durch die Geometrie der schmalen Spitzen, die vor allem im Hochdurchsatz zum Einsatz kommen, ist der Einfluss der Oberflächeneffekte sehr groß, und auch ein starkes Ausblasen der Spitze kann sie nicht vollständig von der Restflüssigkeit befreien. Deshalb kann es zu einer Verschleppung der Restflüssigkeit kommen. Um daraus resultierende Kreuzkontaminationen beim Reagenzien-Transfer ausschließen zu können, wurde von Analytik Jena eine spezielle und effizient arbeitende Waschstation entwickelt (s. Abb. 3 und 4). Die Waschstation besteht aus einem kontinuierlich durchspülten Reservoir für die entsprechende Waschlösung und einem Trog mit Abtupfflies aus Glas-Mikrofaser, der durch Anlegen eines Vakuums die Flüssigkeit aus den Spitzen beim Ausblasen komplett absaugt. Nach nur drei Waschzyklen mit einer geeigneten Waschlösung ist üblicherweise keinerlei Kreuzkontamination mehr nachweisbar.

Flexibilität gepaart mit Robustheit

Die Robustheit und präzise Arbeitsweise der Liquid-Handling-Systeme von Analytik Jena sorgen für eine zuverlässige Probenintegrität und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Durch das bewährte Wechselkopfsystem des Cybio Well vario und die hohe Diversität der Spitzentypen können verschiedene Applikationsfelder optimal adressiert werden. Durchdachte Technologien und Zubehör komplettieren das Produktportfolio bei der Verwendung von hochdichten Plattenformaten. Die hochgradige Parallelisierung der Cybio-Well-vario-Köpfe mit bis zu 1536 parallel arbeitenden Kolbensystemen führt zu einer einzigartigen Effizienz und Geschwindigkeit der Probenbearbeitung im Hochdurchsatz bei gleichzeitig exzellenter Pipettiergenauigkeit sowohl in der Wirkstoffsuche als auch im Life-Science-Bereich.

* A. Jonetz-Mentzel: Analytik Jena AG, 07745 Jena

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