Summary
O emissor de luz de pipetagem de microplacas (M.A.P.L.E.) é um dispositivo orientado por computador que ilumina sistematicamente os poços de microtitula para fornecer orientação para a preparação manual de microchapas. M.A.P.L.E. melhora a exatidão da preparação do microplate ao automatizar o Recordkeeping dos dados. Além disso, ele pode ajudar com a análise de qualidade microplate ou ajuda na detecção de erros.
Abstract
As microplacas são comumente usadas no ambiente de laboratório moderno para uma ampla variedade de tarefas, tanto em operações de bancada de laboratório em pequena escala como em campanhas de triagem de alta produtividade (HTS) de grande escala. Embora a automação laboratorial tenha aumentado consideravelmente a utilidade das microplacas, permanecem instâncias em que a instrumentação baseada em automação não é viável, rentável ou compatível com as necessidades de formatação de microplaca. Nestes casos, as microplacas devem ser preparadas manualmente. Problemático às manipulações manuais do microplate é que um número de dificuldades pode surgir a respeito do seguimento exato das operações da amostra, da manutenção do registro dos dados e da inspeção do controle de qualidade (QC) para artefatos do poço ou erros de formatação. Como as densidades do microplate aumentam (isto é, 96-well, 384-bem, 1536-well) o potencial para introduzir erros igualmente aumenta dràstica. Além disso, para as operações de laboratório de bancada de pequeno porte existe a necessidade de melhorar a facilidade e precisão de manipulação de amostras de forma rentável. Nisto, nós descrevemos um sistema que actue como um guia de pipetagem semiautomatizado referido como o emissor de luz de pipetagem de microplate Assistive (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. tem usos múltiplos para o apoio composto da batida-colheita e a preparação do microplate para o desenvolvimento do ensaio na seleção da elevado-produção ou nas operações do de bancada do laboratório, assim como a avaliação diagnóstica do QC/garantia de qualidade (QA) do microplate qualidade ou visualizando erros de formatação bem.
Introduction
Como recentemente publicado1, o laboratório de identificação de chumbo na Scripps Research2 desenvolveu e lançou um painel de iluminação de código aberto para preparação de microplacas referido como o emissor de luz de pipetagem de microplate Assistive (M.A. P.L.E.). A preparação manual de microplacas, se são feitas para a gerência composta ou as necessidades do bio-ensaio, podem ser propensas aos erros humanos que aumentam dràstica assim que a densidade do microplate aumenta. Além disso, a gravação adequada e o registro de dados de conteúdo/formato de microplacas também são propensos a erros de entrada manual. Em instalações de automação de alta taxa de transferência (HTS), esses problemas são atenuados por meio do uso de estações de trabalho robóticas controladas por computador que são integradas com a manutenção de registros automatizada de banco de dados; minimizando manipulações manuais e reduzindo o potencial de erros de formatação e gravação de dados. No entanto, permanecem muitos casos em que a instrumentação baseada em automação simplesmente não é viável ou compatível com as necessidades de formatação de microplacas, exigindo intervenção manual. Além disso, há também a necessidade de apoiar as operações de laboratório de pequena escala que necessitam de dispositivos semiautomatizados compactos e rentáveis para melhorar a sua produção, precisão e automatizar a gravação de dados de preparação de microplacas.
Quando outros sistemas da iluminação do microplate existirem, são soluções comerciais proprietárias3,4,5,6,7 limitadas para selecionar formatos do microplate e seu proprietário natureza de código-fonte fechado impede modificações orientadas pelo usuário que permitiria a adaptação desses dispositivos para operações especializadas. M.A.P.L.E. foi projetado para ser um dispositivo de fonte aberta barato, com código fonte e todos os arquivos de design disponíveis gratuitamente on-line8. Os usuários com conhecimento de técnicas de solda de montagem de superfície podem montar seus próprios dispositivos M.A.P.L.E. com os arquivos de código e design disponíveis no GitHub, ou podem modificar os designs de placas de circuito impresso (PCBs) fornecidos, gabinete de impressão 3D auxiliado por computador modelos de design (CAD) e código para atender às suas necessidades específicas. Uma lista completa de peças necessárias para fabricar o guia de luz PCBs pode ser encontrada em tabelas complementares 1 e 2 e mais detalhes sobre o projeto e implementação dos painéis de luz pode ser encontrado em recentemente publicado documentação1. Os usuários que desejam comprar PCBs guia de luz pré-montados com base nos arquivos de código aberto podem encontrá-los listados on-line9.
M.A.P.L.E. fornece o usuário com um painel facilmente verificável da iluminação que tenha uma pegada microplate-baseada e um afastamento LED-à-conduzido combinaram às especificações da sociedade para a seleção biomolecular (SBS) para microplates10. M.A.P.L.E. foi desenvolvido para apoiar 96-e 384-bem densidade microplates e permitir que os usuários para iluminar poços em qualquer configuração desejada, cor e intensidade. Estes painéis leves podem ser usados para iluminar microplates para operações de pipetagem11, para simularoperações de formatação de laboratório ou instrumentos como umleitor demicroplacas12,13para educação e demonstração Fins. A natureza de código aberto do projeto permite que os usuários modifiquem facilmente os painéis, o firmware ou o software da interface gráfica do usuário (GUI) para suportar toda a funcionalidade desejada nova. A orientação e a manutenção de registros de dados são controladas por computador e podem ser integradas com planilhas ou portadas para um sistema de banco de dados. Porque M.A.P.L.E. é projetado para trabalhar com arquivos separados por vírgulas de texto sem formatação, qualquer planilha ou software de banco de dados que é capaz de importar ou exportar arquivos formatados CSV pode ser facilmente estendido para trabalhar com M.A.P.L.E. Além disso, o gabinete do projeto que foi projetado para este sistema inclina a microplaca para o usuário durante as operações de pipetagem, aumentando a ergonomia, proporcionando uma postura mais natural para o usuário, enquanto no banco de laboratório. As características operacionais específicas do sistema M.A.P.L.E. incluem: (i) facilitar os esforços de manejo composto na preparação de chapas personalizadas, iluminando bem a fonte única e destino bem através de microplacas para orientação manual de pipetagem; assistida através de um script de computador que pode ser salvo como um registro eletrônico após a conclusão. (II) M.A.P.L.E. pode iluminar todo o número de poços através das fileiras ou das colunas do microplate; que é serido idealmente para a orientação ou a colocação rápida da diluição de série de controles seleto da repetição. (III) M.A.P.L.E. pode ser usado em um modo de demonstração para facilitar as necessidades de treinamento de laboratório ou destacar requisitos de formatação em relação aos posicionamentos de amostra e controle ou uso de poço dedicado (por exemplo, Gap-efeito barreira lacuna). (IV) M.A.P.L.E. pode backlight transparente/translúcido poços para permitir a visualização de artefatos como a precipitação/cristalização, bolhas, bem heterogeneidade, poços vazios; que também permite que o usuário final fotografe facilmente imagens de placas para necessidades de documentação
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Protocol
1. preparação semiautomatizada da transferência da amostra da "placa à placa"
- Gere um arquivo CSV como mostrado na Figura 1 contendo placas de origem e de destino usando um aplicativo de edição de planilha. O arquivo CSV que é gerado deve ter as seguintes colunas de cabeçalho na ordem listada: Source_barcode; Destination_barcode; Source_well; Dest_well; Transfer_volume.
- as colunas de cabeçalho, certifique-se de incluir uma linha no arquivo CSV para cada operação de pipetagem desejada (ou seja, transferência de amostra) com as seguintes informações:
- Source_barcode: código de barras alfanumérico da microplaca de origem, por exemplo, S1007372; Deixe em branco se nenhum código de barras está associado.
- Destination_barcode: código de barras alfanumérico da microplaca de destino, por exemplo, D0573282; Deixe em branco se nenhum código de barras está associado.
- Source_well: identificador de linha e coluna alfanumérico para bem ser pipetado da placa de origem, por exemplo, H10 para a linha H (8ª linha), coluna 10 (designações de poços padrão ANSI/SLAs, por exemplo, a1, C10...).
- Dest_well: identificador de linha e coluna alfanumérico para bem ser pipetado da placa de destino, por exemplo, a3 para A linha A (1 linhaSt ), coluna 3 (designações de poços padrão ANSI/SLAs, por exemplo, a1, C10...).
- Transfer_volume: volume a ser transferido de source_well em source_barcode para dest_well em destination_barcode (numérico e Unitless: tipicamente em μL).
- Abra a placa de emissor de luz de pipetagem de microplacas para placa GUI, mostrada na Figura 2, abrindo o programa guia de luz (Maple-LightGuide. exe).
- Clique no botão Selecionar arquivo de cherrypick no canto superior esquerdo da GUI.
- Use a janela do navegador de arquivos, mostrada na Figura 3, para navegar até o arquivo CSV gerado nas etapas 1,1 e 1,2 acima e clique no botão abrir . O aplicativo irá analisar a primeira linha do arquivo CSV e iluminar os poços correspondentes nas placas de origem e de destino.
- Use os botões bem e próximo poço anteriores , no canto superior direito da GUI, mostrado na Figura 4, para percorrer o arquivo CSV conforme desejado. O GUI destacará em cinzento todas as linhas que foram iluminadas previamente e realce no marrom a fileira atualmente ativa.
- Realize operações de pipetagem conforme necessário para transferir amostras entre a fonte bem da chapa de origem para o destino bem da placa de destino. Um exemplo de uma operação de pipetagem manual M.A.P.L.E. não assistida pode ser visto na Figura 5, com uma comparação da visualização de pipetagem do usuário atual observada na Figura 4 e na Figura 6. Além do que o usuário GUI, os códigos de barras da placa podem ser verificados através das exposições do LCD anexadas aos painéis da iluminação.
- Continue até que o final do arquivo CSV seja atingido através do botão próximo bem . Para carregar um novo arquivo CSV, o arquivo Select cherrypick pode ser clicado a qualquer momento. Para sair do programa o X vermelho no canto superior direito da GUI pode ser clicado.
2. multi-bem iluminações para transferências paralelas e diluições seriais
- Abra a aplicação "diluição serial" do emissor de luz de pipetagem microplate, abrindo o programa de diluição serial (Maple-SerialDilution. exe).
- Use a GUI, mostrada na Figura 7 e na Figura 8, para especificar o modo de titulação desejado (coluna ou linha), a densidade da placa e as linhas de início ou coluna (s). A GUI também permite que os usuários especifiquem uma coluna ou uma máscara de linha para controlar quais LEDs em uma determinada linha ou coluna são iluminados. Isso permite que um subconjunto de LEDs em uma linha ou coluna seja iluminado em vez de iluminar toda a linha ou coluna.
- Use os botões próximo e anterior para percorrer as linhas ou colunas em sequência a partir da linha inicial ou da coluna para a última linha ou coluna na placa. Cada vez que o botão seguinte ou anterior for clicado, o painel luminoso iluminará os LEDs correspondentes da microplaca.
- Continue até que o final da sequência de titulação seja atingido. Para sair do programa, clique no X vermelho no canto superior direito da GUI.
3. treinamento laboratorial: desenvolvimento de ensaios e técnicas de triagem de formato
- Coloque uma microplaca 96-ou 384-well na guia de luz portátil. O guia de luz portátil contém uma bateria e todos os eletrônicos necessários para ser usado independentemente de um computador. Isto permite que o LightGuide portátil seja usado em um modo handheld que possa ser controlado com os botões incorporados para comutar entre modalidades da demonstração.
- Use o interruptor de alternância de energia no compartimento de guia de luz portátil para ligar o sistema.
- Determine o modo para o guia de luz portátil para estar em. Por padrão, o guia de luz portátil será carregado no modo de demonstração padrão do HTS , que fornece aos usuários uma representação visual de uma placa de ensaio típica, como visto na Figura 9. Neste modo, pode-se usar o interruptor de botão direito na parte superior da guia de luz portátil para alternar através dos seguintes padrões de iluminação de amostra.
- Todos os poços iluminados com cor vermelha para simular o reagente dispensar de um ensaio, por exemplo, (células suspensas na mídia).
- Todos os poços iluminados com uma cor amarela para simular adição de reagente de corante.
- Primeira coluna e última coluna de poços iluminado verde, permanecendo meio ' campo de amostra ' colunas iluminado azul para indicar a placa que está sendo lida no leitor de microplaca. Os poços aleatórios no campo de amostra também terão a cor verde de intensidade variável para representar hits.
- Para alternar a guia de luz entre o modo de demonstração do HTS e o modo de demonstração de titulação , empurre o botão de pressão esquerdo. Isso irá mudar a guia de luz portátil para o modo de demonstração de titulação que fornece um guia visual para os usuários para entender como as titulações podem ser executadas em placas compostas. Quando a guia de luz entrar no modo de demonstração de titulação , ocorrerá o seguinte.
- Todos os poços na coluna 3 e 13 são iluminados com cor amarela.
- As prensas subsequentes do botão de pressão mais à direita iluminam as colunas em sequência, por exemplo, (4 e 14, 5 e 15, etc.).
- Quando o botão é pressionado depois que as colunas 12 e 22 são alcançadas, os poços nas colunas 4-12 e 13-22 são iluminados na intensidade de diminuição do amarelo para representar a titulação.
- Para modificar o comportamento padrão da guia de luz, conecte a guia de luz portátil a um computador através de um cabo USB e siga as instruções detalhadas para atualizar o firmware padrão através do IDE do Arduino, que pode ser encontrado no projeto GitHub página8. Ao atualizar o firmware, você pode modificar esses modos para exibir outras sequências ou conjuntos de LEDs.
4. iluminação de artefatos em microplacas
- Coloque uma microplaca 96-ou 384-well na guia de luz portátil.
- Mude a guia de luz para o modo de iluminação pressionando o botão de pressão mais à esquerda duas vezes.
Nota: um exemplo do uso prático deste modo pode ser visto na Figura 10 e na Figura 11, onde os compostos precipitaram fora da solução e podem ser observados na parte inferior das microplacas. Sem iluminação retroiluminada, a maior parte do precipitado é invisível a olho nu, mas a retroiluminação M.A.P.L.E. revela precipitado para inspeção de usuários e documentação fotográfica. - Use o botão direito para alternar entre um conjunto de cores predefinidas, conforme necessário para o aplicativo. O painel de luz irá transformar todos os LEDs para as seguintes cores em seqüência com cada impulso do botão direito: vermelho, azul, verde, laranja, branco, violeta, amarelo e Indigo.
- Como uma etapa opcional, use uma câmera ou um smartphone para fotografar a placa iluminada para gravação ou documentar o trabalho.
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Representative Results
A plataforma M.A.P.L.E. é capaz de iluminar poços em microplacas 96-e 384-well em uma variedade de maneiras configuráveis do usuário, permitindo o controle direto e independente da cor e da intensidade de luz em cada poço. Ao ajudar a reduzir as oportunidades de erro nas operações de pipetagem manual, o M.A.P.L.E. ajuda os usuários a preparar microplacas com maior confiança de que cada poço contém o conteúdo desejado. A transferência de amostras entre as placas e a preparação de placas seriadas de diluição, como os exemplos observados na Figura 12 e na Figura 13, pode ser realizada sem preocupação de que o usuário se distraia durante seu trabalho e perca o controle do que operações de pipetagem permanecem. Quando o trabalho de pipetagem é concluído, a plataforma M.A.P.L.E. pode então ser usada para ajudar a iluminar a microplaca para ajudar o usuário a identificar artefatos potenciais, como precipitado, poços vazios, poços parcialmente preenchidos ou bolhas de ar. Ao detectar esses artefatos no momento em que a microplaca é criada, os usuários podem tomar medidas para amenizar amostras antes de fornecer-lhes processos laboratoriais a jusante.
Para demonstrar a funcionalidade do M.A.P.L.E., foi realizado um teste cabeça-cabeça para medir a velocidade e a precisão das operações de pipetagem usando uma lista de trabalho impressa versus as etapas descritas na seção de protocolo 1. Para este teste, sete usuários no laboratório de identificação de chumbo realizaram o teste usando a mesma lista de trabalho foi usado para ambos off-line versus M. A. P. L. E-guiado. Estes sete usuários representaram uma variedade de experiência de pipetagem, variando de muitos anos no laboratório aos usuários de pipetagem iniciantes. A única diferença é a mão do usuário-anotando uma folha impressa para o modo manual e usando o computador GUI no modo M.A.P.L.E.-Guided. Esta lista de trabalho consistiu em 49 operações de pipetagem de microplacas de fonte de 2 384 poços contendo uma variedade aleatória de corantes coloridos em DMSO (Figura 14a, B) que soletram ' Jove ' em uma única microplaca de destino de 384 poços (Figura 14 C). nesta configuração, o layout dos poços na placa de destino confirma que o usuário tem pipetado para os poços corretos da placa de destino e o padrão de cor dos poços na placa de destino pode ser usado para identificar erros em que o usuário Não pipeta do poço correto das placas de fonte como visto na Figura 14D que mostra um exemplo de erros de pipetagem em poços K2, F22, F23 que ocorreu enquanto um usuário estava seguindo uma lista de trabalho impressa. A tabela 1 contém os resultados deste teste de cabeça para cabeça, que mostra uma economia de tempo média de 50% quando os usuários realizaram esse teste usando M.A.P.L.E. versus uma lista de trabalho impressa offline. Não somente a velocidade do processo aumentou quando M.A.P.L.E. foi usado, mas a taxa de erro de placas criadas usando M.A.P.L.E. era 0% para todos os usuários, enquanto uma taxa de erro de 6% foi observada para um usuário iniciante ao usar uma lista de trabalho para a tarefa de preparação da amostra (Figura 14 D).
Figura 1: arquivo CSV de exemplo usado para o aplicativo de preparação de amostra. Exemplo de arquivo CSV usado para o aplicativo de preparação de amostra, incluindo as cinco colunas necessárias para anotar o volume de transferência, códigos de barras de microplacas e locais de poço para placas de origem e de destino. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: aplicativo de preparação de amostra GUI. A GUI do aplicativo de preparação de amostra é exibida ao usuário após o início do aplicativo. A partir dessa interface, o usuário pode selecionar um arquivo CSV para uso no processo de preparação da amostra. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: caixa de diálogo abrir arquivo. A caixa de diálogo abrir arquivo permite que o usuário navegue até os arquivos CSV de interesse a serem usados no processo de preparação da amostra. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: a interface GUI que é visível para o usuário depois que um arquivo CSV foi selecionado e carregado no aplicativo. O conteúdo do arquivo CSV é exibido em um formato de estilo de planilha e a linha ativa é destacada. Os usuários podem avançar ou retroceder através do arquivo usando o ' anterior bem ' ou ' Next bem ' botões que atualizam a linha ativa e enviar os comandos de iluminação apropriada para M.A.P.L.E. por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: exemplo do processo manual típico da preparação da amostra antes de M.A.P.L.E. que mostra o usuário que referencia a lista impressa de códigos de barras da placa e de posições do poço a ser pipetted. por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: processo de preparação da amostra manual atual com M.A.P.L.E. iluminando poços de interesse e exibindo códigos de barras de microplacas necessários para a operação de pipetagem atual. Os poços iluminados e os metadados de código de barras são atualizados automaticamente com base na entrada do usuário da GUI vista na Figura 4. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: interface GUI para controlar M.A.P.L.E. no modo de titulação, permitindo o controle do usuário de iluminação especificando colunas de interesse. Além do modo de titulação (linha ou coluna), os usuários podem especificar a densidade da chapa e avançar ou retroceder pelas colunas clicando nos botões ' coluna seguinte ' ou ' coluna anterior '. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 8: interface GUI para controle de M.A.P.L.E. no modo de titulação, permitindo o controle do usuário de iluminando especificando linhas de interesse. Além do modo de titulação (linha ou coluna), os usuários podem especificar a densidade da chapa e avançar ou retroceder pelas linhas clicando nos botões ' linha seguinte ' ou ' linha anterior '. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 9: poços iluminados com luzes verdes e azuis para representar os poços que fluorescentes no leitor do microplate para o modo da demonstração de HTS. por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 10: exemplo de 96-bem fornecido pelo fornecedor microplate contendo recém-comprado compostos com problemas de solubilidade de volta iluminado com um 96-well M.A.P.L.E. painel de luz com luz azul. Iluminar a parte inferior da microplaca facilita muito identificar os compostos que precipitaram fora da solução e precisam a remediação antes da manipulação líquida mais adicional. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 11: exemplos de microplacas. (A) exemplo de 384-bem microplate contendo compostos sem qualquer iluminação traseira. (B) luminoso do microplate de 384-well com luz verde, revelando muitos poços que contêm o precipitate. (C) close up da microplaca 384-well com Backlighting verde. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 12: exemplo da microplaca de destino 384-well contendo 320 amostras individuais que foram transferidas de muitas microplacas de origem diferentes. Este exemplo representa uma preparação típica da amostra conhecida como um microplate escolhido ou cherryescolhidos que seja visto na fase da tela da confirmação de um ensaio. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 13: exemplo da microplaca típica de 384 poços com diluições seriais de 10 pontos iniciando nas colunas 3 & 13 com um filtro de máscara para as linhas 1 – 16 (todas as linhas incluídas). por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 14: teste de pipetagem da preparação da amostra. (A, B) microplacas 384-well contendo vários corantes coloridos solvados em DIMETIL sulfóxido (DMSO) a ser utilizado para teste de pipetagem de preparação da amostra. (C) 384 microplate do poço resultando do teste de pipetagem da preparação da amostra que contem cores corretas das amostras em posições corretas. (D) microplaca 384-well resultante do teste de pipetagem de preparação da amostra contendo erros (K2, F22, F23) quando o usuário seguiu o método de lista de trabalho manual. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 15: espectros de saída LED medidos por um espectrómetro. por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Usuário | Tempo da lista de trabalho | Taxa de erro de lista de trabalho | M.A.P.L.E. tempo | M.A.P.L.E. taxa de erro | % de aumento de velocidade |
| #1 de usuário experiente | 15 min 8 s | 0 | 9 min 39 s | 0 | 36% de |
| #2 de usuário experiente | 17 min 54 s | 0 | 7 min 59 s | 0 | 55% de |
| #3 de usuário experiente | 18 min 34 s | 0 | 10 min 25 s | 0 | 44% de |
| #4 de usuário experiente | 20 min 50 s | 0 | 10 min 13 s | 0 | 51% de |
| #1 de usuário iniciante | 26 min 52 s | 0 | 11 min 03 s | 0 | 59% de |
| #2 de usuário iniciante | 35 min 49 s | 6 | 15 min 29 s | 0 | 57% de |
| #3 de usuário iniciante | 22 min 44 s | 0 | 11 min 30 s | 0 | 49% de |
Tabela 1: resultados da preparação manual da amostra versus preparação da amostra guiada por M.A.P.L.E., incluindo o tempo gasto por cada usuário para processar a lista de trabalho completa em cada modo.
| 96w microplate M.A.P.L.E. lista de peças |
Fornecedor | Parte do fornecedor # | Custo por item | Quantidade necessária para montagem | Custo de peças por protótipo |
| 96 bem PCB protótipo RGB | Parque de SST | $28.38 | 1 | $28.38 | |
| RGB 3535 SK6812 RGB SMD LED | Aliexpress (BTF-iluminação) | SK6812mini 3535 | $0.10 | 96 | $9.63 |
| 0,1 μF capacitor SMD (0805) | Digi-chave | 478-3351-1-ND | $0.16 | 96 | $15.36 |
| Adafruit Metro mini 328 – 5V | Digi-chave | 1528-1374-ND | $12.50 | 1 | $12.50 |
| Total | $65.87 |
Tabela complementar 1: lista de componentes necessários para fabricar um guia de luz RGB 96-well.
| 384w microplate M.A.P.L.E. lista de peças |
Fornecedor | Parte do fornecedor # | Custo por item | Quantidade necessária para montagem | Custo de peças por protótipo |
| 384 bem PCB protótipo RGB | Parque de SST | $28.38 | 1 | $28.38 | |
| RGB 2427 SK6805 RGB SMD LED | O MOKUNGIT | SK6805 2427 | $0.09 | 384 | $34.20 |
| 0.1 uF capacitor SMD (0603) | Digi-chave | 478-10679-6-ND | $0.05 | 384 | $18.05 |
| Adafruit Metro mini 328 – 5V | Digi-chave | 1528-1374-ND | $12.50 | 1 | $12.50 |
| Total | $93.13 |
Tabela complementar 2: lista de componentes necessários para fabricar um guia de luz RGB 384-well.
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Discussion
Ao liberar M.A.P.L.E. como uma plataforma de código aberto, introduzimos uma ferramenta de laboratório que fornece utilidade, mas também pode ser facilmente estendida para atender às necessidades em evolução do usuário final. A preparação da amostra da microplaca de benchtop é uma tarefa comum que seja executada em uma grande variedade de ambientes do laboratório e esta tarefa pode comprovadamente ser melhorada com uma tecnologia tal como M.A.P.L.E.
A plataforma M.A.P.L.E. foi projetada especificamente com a adaptabilidade às aplicações futuras na mente. Cada componente (painel eletrônico da iluminação, firmware, GUI, cerco) pode ser extraído para o uso individualmente, usado como parte do sistema maior ou de toda a combinação intermediária dela. Por exemplo, o gabinete de projeto impresso em 3D pode ser usado sem o painel de iluminação simplesmente para melhorar a ergonomia da pipetagem de bancada. O painel da iluminação tem uma relação direta do três-fio que possa ser unida a todo o sistema capaz de gerar um sinal de controle de + 5 V, fonte de + 5 V e terra (GND). O comportamento e a utilidade do software GUIs podem ser modificados usando o código do Python, os circuitos do painel da iluminação podem ser modificados em KiCad e o firmware do microcontrolador usado para controlar os painéis pode ser editado no IDE de Arduino. Com essa flexibilidade, a plataforma M.A.P.L.E. é extensível para atender às necessidades futuras.
De dispositivos similares desenvolvidos previamente para o uso para as microplacas iluminando3,4,5,6,7, M.A.P.L.E. é o único dispositivo que é inteiramente fonte aberta. Isso fornece uma grande quantidade de flexibilidade para o usuário final para estender a funcionalidade existente para atender a sua necessidade específica. Essa funcionalidade estendida pode assumir a forma de dispositivos de controle de entrada de usuário adicionais (pedais de pedal, botões, etc.) ou outros dispositivos de exibição de metadados. A natureza de código aberto do dispositivo também ajuda a evitar a obsolescência do dispositivo devido à dependência de qualquer fornecedor específico para produção, desenvolvimento ou suporte do dispositivo. Os usuários podem optar por manter o M.A.P.L.E. como um único dispositivo de FormFactor microplate compacto, ou para estendê-lo para iluminar múltiplas microplacas simultaneamente, ambas as aplicações que foram demonstradas neste manuscrito. Por último, os componentes necessários para montar um sistema M.A.P.L.E. têm um custo que é menor do que qualquer solução comercial anteriormente disponível.
As limitações potenciais do sistema incluem a interferência da iluminação e do visualização causada por compostos coloridos escuros. A funcionalidade de preparação de exemplo também requer atualmente que M.A.P.L.E. ser vinculado a um computador via USB. Sugerimos também que os processos laboratoriais que utilizem compostos sensíveis à luz ou reagentes sejam testados antes do uso prolongado com M.A.P.L.E. as transferências compostas sensíveis à luz são um problema em qualquer situação de laboratório, mas M.A.P.L.E. pode selecionar para comprimentos de onda que são menos propensas, como a luz vermelha. M.A.P.L.E. também permite aos usuários ajustar a cor do LED e intensidade através de atualizações de firmware para o microcontrolador para fornecer a iluminação específica desejada. A saída espectral do diodo emissor de luz foi fornecida como por a Figura 15 de modo que o usuário possa evitar comprimentos de onda em que o composto é sabido para absorver a luz.
Os componentes do M.A.P.L.E. também podem ser reutilizados para investigar usos alternativos, como fotoquímica, separação de fases em bibliotecas compostas ou modificados com diferentes LEDs de comprimento de onda (por exemplo, UV) para estender sua funcionalidade para outras aplicações. Da mesma forma, a espectroscopia de colorimetria ou absorvência pode ser realizada de maneira barata com as emissões seletivamente do M.A.P.L.E., como mostrado na Figura 15 e aplicativo de câmera ou smartphone para capturar valores de saída RGB. Em conclusão, o M.A.P.L.E. foi projetado para o uso imediato para suportar a preparação da microplaca da amostra, mas como uma plataforma do aberto-fonte pode ser adaptado para o uso em muitas outras aplicações.
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Disclosures
Os autores não têm interesses financeiros ou conflito de interesse com qualquer um dos componentes fabricados sugeridos na construção do dispositivo M.A.P.L.E.. As fontes apresentadas são estritamente para a conveniência do usuário e quaisquer componentes compatíveis de fontes alternativas podem ser usados conforme necessário.
Acknowledgments
Os autores gostariam de reconhecer Lina DeLuca, Fakhar Singhera, Hannah Williams, Lynn Deng, Osinachi Nwosu e Sarah WACHTMAN por sua assistência no teste da plataforma M.A.P.L.E..
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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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