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Volumenveränderungen in Mikroplatten sensitiv Überwachen

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Messbare Effekte beim Volumen in Mikroplatten festgestellt

Mit dem Artel VMS wurden im Lauf des achtstündigen Experiments die in Abbildung 1 dargestellten geringfügigen Volumenveränderungen gemessen. Die mit Wasser gefüllten Wells in der abgedeckten Platte verloren im Durchschnitt 4,2%, während es in der offenen Platte 14,8% waren. Bei den mit DMSO gefüllten Wells gab es aufgrund der hygroskopischen Natur des Lösungsmittels eine Volumenzunahme von 3,2% in den abgedeckten Wells und 16,2% in den offenen Wells.

Außerdem gab es zwei weitere Beobachtungen von Interesse: Die erste war ein offensichtlicher „Kanteneffekt“ an allen Seiten der offenen Platte. An den Seiten der Platte war der Wasserverlust höher als in der Mitte – um mehr als 2%. Die zweite Beobachtung betrifft die Spalten an der Grenze zwischen DMSO- und wassergefüllten Wells (Spalten 12 und 13). Die durchschnittliche Wasserzunahme in Spalte 12 (DMSO) war 3% höher als der Durchschnitt auf der DMSO-Seite insgesamt, während der durchschnittliche Wasserverlust in Spalte 13 (Wasser) 5% höher war als der Durchschnitt auf der Wasserseite insgesamt. Interessanterweise war dieser Effekt in der abgedeckten Platte noch ausgeprägter. Spalte 12 (DMSO) verlor 9% mehr Volumen und Spalte 13 (Wasser) gewann 9% mehr Volumen als der Gesamtdurchschnitt der entsprechenden Seite.

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Diese Beobachtungen sind Abbildung 2 dargestellt. Die Nähe des Wassers zum DMSO scheint die Verdunstung und Absorption zu verstärken. Die beim Experiment verwendete Kunststoffabdeckung stellt keinen luftdichten Abschluss her, wie es bei einer Wärme- oder Klebeversiegelung der Fall wäre. Stattdessen schien die Kunststoffabdeckung ein Mikroklima zu schaffen, in dem das DMSO in Spalte 12 als Trocknungskammer für die mit Wasser gefüllten Wells in Spalte 13 wirken konnte. Über der gesamten Wasserseite, vor allem aber über den beiden mittleren Säulen, bildete sich Kondensation an der Unterseite der Abdeckung. Auch dies deutet darauf hin, dass die Nähe des hygroskopischen DMSO in Spalte 12 zum Wasser in Spalte 13 die Verdunstung des Wassers beeinflusst hat. Das verdunstete Wasser wurde nicht vollständig vom DMSO absorbiert, sondern ein Teil kondensierte an der Abdeckung.

Einfluss der Umgebung auf Assay-Ergebnisse

Die Laborumgebung kann beim Umgang mit volumenempfindlichen Proben eine signifikante Fehlerquelle darstellen (s. auch LP-Tipp). Wenn Anwender die Konzentration ihrer Verbindung nicht kennen, können sie keine korrekten Schlussfolgerungen über deren Wirkung oder Wirkstärke ziehen [1].

Unter Annahme der Laborbedingungen des hier beschriebenen Experiments würde es bei einer wässrigen Lösung mit einer Ausgangskonzentration von 10 mM zu einer so starken Verdunstung kommen, dass am Tagesende eine Endkonzentration von über 12 mM erreicht wird, wenn die Lösung ungeschützt der Umgebung ausgesetzt wird. Proben in hygroskopischen Lösungsmitteln (beispielsweise Dime­thylsulfoxid) können auch Feuchtigkeit aus der Luft absorbieren, was zu einer niedrigeren Endkonzentration und dadurch zu falschen Ergebnissen führen kann.

Tipps zur Vermeidung von Volumenänderungen

Die Regulierung und Überwachung der Laborumgebungsbedingungen ist eine Möglichkeit, diese Risiken zu verringern. Die Umgebung in einem Labor beispielsweise, in dem Proben in DMSO lagern, sollte trocken und stabil sein. Plattenabdeckungen, Klebe- und Wärmeversiegelungen können die Umgebungseinflüsse ebenfalls reduzieren.

Da dies jedoch beim Einsatz von Robotersystemen nicht immer möglich ist, kommt es auf eine geeignete Gestaltung des Protokolls an. Auch Umgebungsmodifikationen wie ein Mantel aus einem inerten Gas (Argon) können sehr hilfreich sein, wenn die Platten über lange Zeit offen stehen müssen. Wie die Ergebnisse des Experiments zeigen, kann in acht Stunden viel passieren – vor allem, wenn Anwender keine Vorkehrungen zum Schutz ihrer Proben treffen. Zur Entwicklung einer Strategie für die Wahrung der Probenintegrität ist es wichtig, den Grad der Verdunstung bzw. Absorption zu kennen. Dies hilft dabei, Strategien für deren Vermeidung zu treffen.

Literatur:

[1] http://www.artel-usa.com/understanding-dmso-hydration-in-stored-compounds/

* T. Knaide und J. T. Bradshaw: Artel, Westbrook/USA

* *B. Gigante: Stratec Biomedical, Newbury Park/USA

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