Summary
מסייעת מיקרוליטוף האור פולט (M.A.P.L.E.) הוא מכשיר מונחה מחשב שמאיר באופן שיטתי בארות מיקרוטיטר כדי לספק הדרכה להכנה ידנית של מיקרופלטות. M.A.P.L.E. משפרת את הדיוק של הכנה למיקרו-פלטה, בעוד שמירה על הנתונים מאוטומציה. בנוסף, הוא יכול לסייע בבדיקת איכות המיקרופלטה או סיוע באיתור שגיאות.
Abstract
מיקרופלטות משמשות בדרך כלל בסביבת המעבדה המודרנית עבור מגוון רחב של משימות הן בפעולות ספסל בקנה מידה קטן המעבדה, כמו גם מסעות בקנה מידה גדול לסינון תפוקה גבוהה (HTS). למרות אוטומציה מעבדה הגביר מאוד את כלי השירות של מיקרופלטות שם נשארים מקרים בהם מכשור אוטומציה מבוסס אינו אפשרי, חסכוני או תואם לצרכי עיצוב microplates. במקרים אלה, יש להכין מיקרופלטות באופן ידני. בעייתי מניפולציות מיקרופלייט ידני הוא כי מספר קשיים יכולים לנבוע מעקב מדויק של פעולות לדוגמה, שמירה על רשומות נתונים ובקרת איכות (QC) בדיקה עבור ממצאים או עיצוב שגיאות. כאשר מיקרופלייט היטב מגדיל את הגידול (כלומר, 96-ובכן, 384-ובכן, 1536-ובכן) הפוטנציאל להציג שגיאות מגדיל גם באופן דרסטי. יתר על כן, עבור מעבדה קטנה הספסל העליון פעולות קיים צורך לשפר את הקלות והדיוק של הטיפול במדגם בצורה חסכונית. להלן, אנו מתארים מערכת שפועלת כמדריך ליטוף למחצה אוטומטי המכונה מסייעת מיקרופלייט ליטוף פולט אור (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. יש מספר שימושים לתמיכה מתחם לקטוף פגע ומיקרופלייט הכנה לפיתוח שיטת ההקרנה בתפוקה גבוהה או פעולות ספסל המעבדה, כמו גם QC/הבטחת איכות (QA) אבחון הערכה של אימונולוגיה איכות או להמחיש שגיאות העיצוב היטב.
Introduction
כפי שפורסם לאחרונה1, המעבדה זיהוי העופרת ב סקריפס מחקר2 פיתחה ושוחרר פאנל תאורה פתוח עבור הכנה אימונולוגיה המכונה מסייעת מיקרופלייט ליטוף פולט אור (M.A. P.L.E.). הכנת ידני של מיקרופלטות, בין אם הם נעשים עבור ניהול מורכבים או ביולוגי צרכים, יכול להיות נוטה שגיאות אנושיות כי להגדיל באופן דרסטי כמו צפיפות של מיקרולוח גדל. בנוסף, הרשומות המתאימות ורישום נתונים של מיקרופלייט תוכן/פורמט הוא גם נוטה שגיאות כניסה ידנית. במתקני אוטומציה של הקרנת תפוקה גבוהה (HTS) בעיות אלה מוקלטות באמצעות תחנות עבודה רובוטיות מונחות מחשב המשולבות עם העברת רשומות מסדי נתונים אוטומטית; מזעור מניפולציות ידניות והפחתת הפוטנציאל של שגיאות עיצוב והקלטת נתונים. עם זאת, קיימים מקרים רבים שבהם מכשור מבוסס אוטומציה אינו אפשרי או תואם לצורכי עיצוב אימונולוגיה, המחייב התערבות ידנית. יתרה מזאת, יש גם צורך לתמוך בפעולות במעבדה בקנה מידה קטן הדורשות קומפקטי וחסכוני התקנים חצי אוטומטיים כדי לשפר את התפוקה שלהם, דיוק ולהפוך נתונים לאוטומטיים-שמירה של הכנה אימונולוגיה.
בעוד מערכות מיקרו לוחיות תאורה אחרות קיימות, הן פתרונות מסחריים קנייניים3,4,5,6, 7 מוגבל כדי לבחור תבניות אימונולוגיה והקניינית שלהם טבע מקור סגור מונע שינויים מונחי-משתמש שיאפשרו לעיבוד התקנים אלה עבור פעולות מיוחדות. M.A.P.L.E. תוכנן להיות מכשיר מקור פתוח זול, עם קוד המקור ואת כל קבצי העיצוב הזמינים עבור מקוון חינם8. משתמשים עם ידע של משטח לפני הלחמה טכניקות להרכיב התקנים M.A.P.L.E. שלהם עם הקוד והעיצוב קבצים זמינים על GitHub, או שהם יכולים לשנות את שסופקו לוחות מעגלים מודפסים (Pcb) עיצובים, 3D מארז הדפסה בעזרת מחשב מודלים וקוד עיצוב (CAD) כדי לענות על הצרכים הספציפיים שלהם. רשימה מלאה של החלקים הדרושים כדי להמציא את Pcb מדריך אור ניתן למצוא בטבלאות משלימות 1 ו- 2 ופרטים נוספים לגבי העיצוב והיישום של לוחות האור ניתן למצוא לאחרונה לאור תיעוד1. משתמשים המעוניינים לרכוש מראש מדריך אור Pcb בהתבסס על הקבצים קוד פתוח יכול למצוא אותם המפורטים באינטרנט9.
M.A.P.L.E. מספק למשתמש פאנל תאורה הניתן לשליטה בקלות שיש לו טביעת רגל מבוססת microplate ומרווח LED-to-LED התאמה לחברה עבור הקרנה ביוקולולקולרית (SBS) מפרטים עבור microplate10. M.A.P.L.E. פותחה כדי לתמוך 96-ו 384-היטב מיקרופלטות צפיפות ולאפשר למשתמשים להאיר בארות בכל תצורה רצויה, צבע ועוצמה. לוחות אור אלה יכולים לשמש כדי להאיר מיקרופלטות עבור פעולות ליטוף11, כדי לדמות פעולות עיצוב מעבדה או מכשירים כגון קורא מיקרופלייט12,13 לחינוך והדגמה מטרות. אופי הקוד הפתוח של הפרוייקט מאפשר למשתמשים לשנות בקלות את הפאנלים, הקושחה או ממשק המשתמש הגרפי (GUI) כדי לתמוך בכל הפונקציונליות הרצויה חדשה. הדרכה והמרת נתונים הם מונחי-מחשב וניתן לשלבם בגליונות אלקטרוניים או מועבר למערכת מסד נתונים. מכיוון ש-M.A.P.L.E. מתוכנן לעבוד עם קבצים מופרדים באמצעות פסיקים, כל גיליון אלקטרוני או תוכנת מסד נתונים המסוגל לייבא או לייצא קבצים בתבנית CSV ניתן להרחיב בקלות לעבודה עם M.A.P.L.E. עוד, מארז הפרויקט אשר תוכנן עבור מערכת זו מטה את המיקרופלייט לכיוון המשתמש במהלך פעולות pipetting יטוף, הגדלת ארגונומיה על ידי מתן יציבה טבעית יותר עבור המשתמש תוך כדי ספסל המעבדה. תכונות מבצעיות ספציפיות למערכת M.A.P.L.E. כוללות: (i) הקלה על מאמצי ניהול מורכבים בהכנת צלחות מותאמות אישית על ידי הארת מקור יחיד היטב והיעד היטב על פני מיקרופלטות לקבלת הדרכה ידנית; באמצעות קובץ script של מחשב שניתן לשמור כהשלמה להודעת רשומה אלקטרונית. (ii) M.A.P.L.E. יכול להאיר כל מספר של בארות על פני שורות או עמודות מיקרולוח; אשר מתאים באופן אידיאלי עבור דילול סדרתי מהיר הדרכה או מיקום של שכפול בחירה של פקדים. (iii) ניתן להשתמש ב-M.A.P.L.E. במצב הדגמה כדי להקל על צורכי ההדרכה במעבדה או להדגיש את דרישות העיצוב לגבי מיקומי מדגם ובקרה או שימוש ייעודי היטב (למשל, פער המכשול של אפקט הקצה). (iv) M.A.P.L.E. יכול לתאורה אחורית שקוף/שקוף בארות כדי לאפשר ויזואליזציה של חפצים כגון משקעים/התגבשות, בועות, טוב טרוגניות, בארות ריקות; אשר גם מאפשר למשתמש הקצה לצלם תמונות לוחית בקלות עבור צורכי התיעוד
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. לוחית חצי אוטומטית "צלחת לצלחת" הכנת העברה לדוגמה
- צור קובץ CSV כמוצג באיור 1 המכיל את לוחיות המקור והיעד באמצעות יישום עריכת גיליון אלקטרוני. קובץ ה-CSV שנוצר חייב לכלול את עמודות הכותרת הבאות לפי הסדר המפורט: Source_barcode; Destination_barcode; Source_well; Dest_well; Transfer_volume.
- תחת עמודות הכותרת, הקפד לכלול שורה אחת בקובץ ה-CSV עבור כל פעולה מבוקשת (כלומר, העברה לדוגמה) עם המידע הבא:
- Source_barcode: ברקוד אלפאנומרי של מיקרופלייט המקור, למשל, S1007372; השאר ריק אם לא משויך ברקוד.
- Destination_barcode: ברקוד אלפאנומרי של מיקרופלייט היעד, למשל, D0573282; השאר ריק אם לא משויך ברקוד.
- Source_well: מזהה שורה ועמודה אלפאנומריים עבור היטב כדי להיות מפודים מלוחית המקור, לדוגמה, H10 עבורשורה H (8 שורה), עמודה 10 (ANSI/slas תקן היטב כינוים, למשל, A1, C10...).
- Dest_well: מזהה שורה ועמודה אלפאנומריים עבור היטב כדי להיות מפודים מלוח היעד, לדוגמה, A3 עבורשורה A (1 בשורה), עמודה 3 (ANSI/slas תקן היטב כינוים, למשל, A1, C10...).
- Transfer_volume: אמצעי האחסון שיש להעביר מsource_well בsource_barcode לdest_well בdestination_barcode (מספרי ויונידילס: בדרך כלל ב-μL).
- פתח את מסייעת מיקרולוח ליטוף פולט אור צלחת הלוח ליישום GUI, המוצג באיור 2, על ידי פתיחת תוכנית מדריך אור (Maple-LightGuide. exe).
- לחץ על לחצן בחירת קובץ cherrypick בפינה השמאלית העליונה של GUI.
- השתמש בחלון דפדפן הקובץ, המוצג באיור 3, כדי לנווט לקובץ ה-CSV שנוצר בשלבים 1.1 ו-1.2 לעיל ולחץ על לחצן פתח . היישום ינתח את השורה הראשונה של קובץ ה-CSV ויאיר את הבארות המתאימות בלוחות המקור והיעד.
- השתמש בלחצנים הטוב הקודם והטוב הבא , בפינה הימנית העליונה של GUI, המוצגת באיור 4, כדי לעבור את קובץ ה-CSV כרצונך. GUI יהיה להדגיש באפור כל שורות אשר כבר מואר בעבר ולהדגיש חום השורה הפעילה כעת.
- בצע ליטוף פעולות לפי הצורך כדי להעביר דגימות בין המקור היטב לוחית המקור ליעד היטב של לוחית היעד. באיור 5ניתן לראות דוגמה לM.A.P.L.E. ליטוף יד בלתי מודרכת, בהשוואה לתצוגת המשתמש הנוכחית שנראית באיור 4 ובאיור 6. בנוסף GUI המשתמש, ברקודים ניתן לאמת באמצעות תצוגת ה-LCD המצורפת ללוחות תאורה.
- המשך עד שסוף קובץ ה-CSV יגיע באמצעות לחצן הבאר הבא . כדי לטעון קובץ CSV חדש, ניתן ללחוץ על קובץ cherrypick בכל עת. כדי לצאת מהתוכנית X אדום בפינה הימנית העליונה של GUI ניתן ללחוץ.
2. תאורות מרובות-היטב להעברות מקבילות ולדילול סדרתי
- פתח את מסייעת מיקרולוח ללטף את יישום הדילול הסדרתי של פולט אור על ידי פתיחת תוכנית הדילול הטורי (Maple-SerialDilution. exe).
- השתמש ב-GUI, המוצג באיור 7 ובאיור 8, כדי לציין את מצב הטיטור הרצוי (עמודה או שורה), צפיפות צלחת ושורות התחלה או עמודה (ות). GUI גם מאפשר למשתמשים לציין עמודה או מסכת שורה כדי לקבוע אילו נוריות בשורה נתונה או עמודה מוארים. דבר זה מאפשר לאור קבוצה של נוריות בשורה או בעמודה להיות מוארים במקום להאיר את השורה או העמודה כולה.
- השתמש בלחצנים הבאים והקודמים כדי לדפדף בין השורות או העמודות ברצף מתוך השורה או העמודה ההתחלתית לשורה או לעמודה האחרונה בלוח. בכל פעם שהלחצן הבא או הקודם נלחץ, הפאנל האור יאיר את הנוריות המתאימות של המיקרו-לוחית.
- המשך עד לסיום רצף הטיטור. כדי לצאת מהתוכנית, לחץ על X אדום בפינה הימנית העליונה של GUI.
3. הכשרת מעבדה: פיתוח ושיטות בפורמט הקרנה
- מניחים 96-או 384-ובכן אימונולוגיה לתוך מדריך אור נייד. מדריך האור הנייד מכיל סוללה וכל האלקטרוניקה הנחוצה לשימוש ללא תלות במחשב. זה מאפשר את מדריך האור הנייד לשמש במצב כף יד אשר ניתן לשלוט עם נעצים מוכללים לעבור בין מצבי הדגמה.
- השתמש במתג ההפעלה הדו של מארז מדריך התאורה הנייד כדי להפעיל את המערכת.
- קבע את המצב עבור מדריך התאורה הנייד שישמש. כברירת מחדל, מדריך האור הנייד ייטען במצב הדגמה של Hts המהווה ברירת מחדל, המספק למשתמשים ייצוג חזותי של צלחת שיטת הפעולה האופיינית כפי שנראה באיור 9. במצב זה, ניתן להשתמש במתג הלחצן הימני בחלק העליון של מדריך התאורה הנייד כדי לעבור בין דפוסי התאורה הבאים לדוגמה.
- כל הבארות מוארים בצבע אדום כדי לדמות את הדבקות הכימית של שיטת הפעולה, למשל (תאים מושעים במדיה).
- כל הבארות מוארות בצבע צהוב להדמיית תוספת מגיב לצבע.
- העמודה הראשונה והעמודה האחרונה של בארות מואר ירוק, שנותר באמצע ' מדגם השדה עמודות כחול מואר כדי לציין צלחת לקרוא על הקורא מיקרופלייט. בארות אקראיות בשדה לדוגמה יהיה גם צבע ירוק של עוצמה משתנה כדי לייצג כניסות.
- כדי להחליף את מדריך האור בין מצב הדגמה של Hts לבין מצב הדגמה של טיטור , לחץ על מתג לחצן הדחיפה השמאלי. פעולה זו תחליף את מדריך האור הנייד למצב הדגמה של טיטור , המספק מדריך חזותי למשתמשים להבין כיצד ניתן לבצע את החדירות בלוחות מורכבים. כאשר מדריך האור נכנס למצב הדגמה של טיטור , יתרחשו הפעולות הבאות.
- כל הבארות בטור 3 ו -13 מוארות בצבע צהוב.
- ההקשה הבאה על מתג הלחצן הימני ביותר מאירה את העמודות ברצף, לדוגמה, (4 ו-14, 5 ו -15 וכו ').
- לאחר לחיצה על לחצן הנעצים לאחר עמודות 12 ו-22 מגיעים, בארות בעמודות 4-12 ו-13-22 מוארות בעוצמה יורדת של צהוב כדי לייצג את טיטור.
- כדי לשנות את אופן הפעולה המהווה ברירת מחדל של מדריך האור, חבר את מדריך האור הנייד למחשב באמצעות כבל USB ובצע את ההוראות המפורטות לעדכון הקושחה המהווה ברירת מחדל באמצעות ה-IDE של Arduino אשר ניתן למצוא בעמוד הפרוייקט GitHub8. על-ידי עדכון הקושחה, באפשרותך לשנות מצבים אלה כדי להציג רצפים אחרים או ערכות של נוריות Led.
4. תאורה של ממצאים במיקרופלטות
- מניחים 96-או 384-ובכן אימונולוגיה לתוך מדריך אור נייד.
- העבר את מדריך האור למצב תאורה על-ידי לחיצה על מתג הלחצן השמאלי ביותר פעמיים.
הערה: דוגמה של השימוש המעשי במצב זה ניתן לראות באיור 10 ובאיור 11, כאשר תרכובות יש זירז מתוך הפתרון ניתן לצפות בחלק התחתון של מיקרופלטות. ללא תאורה בעלת תאורה אחורית, רוב הזרז הוא בלתי נראה לעין העירומה, אבל התאורה האחורית של M.A.P.L.E. מגלה מזרז לבדיקת משתמשים ותיעוד צילומי. - השתמש בלחצן הימני כדי לעבור בין ערכה של צבעים מוגדרים מראש לפי הצורך עבור היישום. פאנל אור יהפוך את כל נוריות על הצבעים הבאים ברצף עם כל דחיפה של הלחצן הימני: אדום, כחול, ירוק, כתום, לבן, סגול, צהוב, אינדיגו.
- כצעד אופציונלי, השתמש במצלמה או בטלפון החכם כדי לצלם את הצלחת המואר עבור הרשומות או תיעוד העבודה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
פלטפורמת M.A.P.L.E. מסוגל להאיר בארות ב 96-ו 384-ובכן microplates במגוון דרכים להגדרה של המשתמש, המאפשר שליטה ישירה ועצמאית של צבע ועוצמת אור בכל באר. על-ידי סיוע בהפחתת הזדמנויות לטעויות בפעולות מפיג ידני, M.A.P.L.E. מסייע למשתמשים להכין מיקרופלטות ביטחון מוגבר שכל אחד מהם מכיל בתוכו את התוכן הרצוי. העברת דגימות בין צלחות והכנת לוחיות דילול טוריות, כגון הדוגמאות שנראו באיור 12 ואיור 13, יכולה להתבצע ללא חשש כי המשתמש תוסח במהלך עבודתם ויאבד את המעקב אחר ה פעולות ליטוף נשארות. כאשר מסתיימת העבודה ליטוף, ניתן להשתמש בפלטפורמת M.A.P.L.E. כדי לסייע להאיר את המיקרולוח כדי לסייע למשתמש לזהות חפצים פוטנציאליים כגון מזרז, בארות ריקות, בארות מלאות חלקית או בועות אוויר. על ידי גילוי הממצאים האלה בזמן המיקרו לוחית נוצר, משתמשים יכולים לנקוט אמצעים שפר דגימות לפני שהוא מספק אותם למטה תהליכי מעבדה.
כדי להדגים את הפונקציונליות של M.A.P.L.E., בוצעה בדיקה מראש לראש כדי למדוד את המהירות והדיוק של פעולות הביצוע באמצעות רשימת העבודה המודפסת לעומת השלבים המתוארים בפרוטוקול סעיף 1. עבור בדיקה זו, שבעה משתמשים במעבדה לזיהוי עופרת ביצעו את הבדיקה באמצעות אותה רשימת עבודה שימש עבור שניהם במצב לא מקוון לעומת M. A. A. L. E מונחה. שבעה משתמשים אלה ייצגו מגוון רחב של חווית ליטוף, החל משנים רבות במעבדה כדי לעשות משתמשי ליטוף. ההבדל היחיד הוא להיות המשתמש יד להוספת גיליון מודפס עבור מצב ידני באמצעות GUI המחשב במצב M.A.P.L.E.-מונחה. רשימת עבודה זו כללה 49 ליטוף פעולות מ 2 384-היטב מיקרופלטות מקור המכיל מבחר אקראי של צבעים צבעוניים ב DMSO (איור 14a, B) כי לאיית ' יופיטר ' באחד 384-טוב מיקרופלייט היעד (איור 14 ג). בתצורה זו, הפריסה של הבארות בלוח היעד מאשרים שהמשתמש הגיע לתוך הבארות הנכונות של לוחית היעד ותבנית הצבע של הבארות בלוח היעד ניתן להשתמש כדי לזהות שגיאות שבהן המשתמש לא פיפטה מן הבאר הנכונה של לוחיות המקור כפי שנראה באיור 14D אשר מראה דוגמה של שגיאות ליטוף בבארות K2, F22, F23 שהתרחשו בזמן שהמשתמש השתמש ברשימת העבודה המודפסת. טבלה 1 מכילה את התוצאות של מבחן ראש אל ראש זה המציג חיסכון ממוצע בזמן של 50% כאשר משתמשים ביצעו בדיקה זו באמצעות M.A.P.L.E. לעומת רשימת עבודה מודפסת לא מקוונת. לא רק שמהירות התהליך גברה כאשר נעשה שימוש ב-M.A.P.L.E., אך שיעור השגיאה של צלחות שנוצרו באמצעות M.A.P.L.E. היה 0% עבור כל המשתמשים, בעוד ששיעור 6% שגיאות נצפה עבור משתמש טירון אחד בעת שימוש ברשימת עבודה עבור משימת ההכנה לדוגמה (איור 14 D).
איור 1: קובץ CSV לדוגמה המשמש עבור יישום הכנה לדוגמה. לדוגמה, קובץ CSV המשמש לצורך הכנה לדוגמה, כולל את חמש העמודות הנדרשות להוסיף הערות לנפח ההעברה, ברקודים של אימונולוגיה ומיקומים היטב עבור לוחיות המקור והיעד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: הכנה לדוגמה GUI האפליקציה. יישום ההכנה לדוגמה GUI מוצג למשתמש בעת הפעלת היישום. מממשק זה, המשתמש יכול לבחור קובץ CSV לשימוש בתהליך ההכנה לדוגמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: תיבת הדו ' פתיחת קובץ '. תיבת הדו פתיחת קובץ מאפשרת למשתמש לנווט לקובצי ה-CSV של הריבית שישמשו בתהליך ההכנה לדוגמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: ממשק GUI הגלוי למשתמש לאחר קובץ CSV נבחר ונטען לתוך היישום. תוכן קובץ ה-CSV מוצג בתבנית בסגנון גיליון אלקטרוני והשורה הפעילה מודגשת. משתמשים יכולים לצעוד קדימה או אחורה דרך הקובץ באמצעות הלחצנים ' הטוב הקודם ' או ' Next ' המעדבאים את השורה הפעילה ושולחים את פקודות התאורה המתאימות ל-M.A.P.L.E. נא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: דוגמה לתהליך הכנה אופייני למדגם ידני לפני M.A.P.L.E. מציג משתמש המפנה רשימה מודפסת של ברקודים צלחת ומיקומים היטב להיות מצינורות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 6: תהליך ההכנה הנוכחי לדוגמה הנוכחית עם M.A.P.L.E. בארות מאירי של ריבית והצגת ברקודים של מיקרופלטות הדרושות לפעולת הפיג הנוכחית. בארות מוארות ומטא-נתונים בברקוד מתעדכנים אוטומטית בהתבסס על קלט המשתמש מ-GUI שנראו באיור 4. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 7: ממשק GUI לשליטה M.A.P.L.E. במצב טיטור, המאפשר שליטה משתמש של תאורה על ידי ציון עמודות הריבית. בנוסף למצב טיטור (שורה או עמודה), משתמשים יכולים לציין צפיפות צלחת ולצעוד קדימה או אחורה דרך העמודות על-ידי לחיצה על לחצני ' העמודה הבאה ' או ' העמודה הקודמת '. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 8: ממשק GUI לשליטה M.A.P.L.E. במצב טיטור, המאפשר שליטה משתמש של המאירה על ידי ציון שורות של ריבית. בנוסף למצב טיטור (שורה או עמודה), משתמשים יכולים לציין צפיפות צלחת ולצעוד קדימה או אחורה דרך השורות על ידי לחיצה על לחצני ' השורה הבאה ' או ' שורה קודמת '. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 9: בארות מואר עם אורות ירוק וכחול כדי לייצג בארות רואה בקורא אימונולוגיה עבור מצב הדגמה hts. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 10: דוגמה של 96-ובכן ספק מיקרופלייט סיפק המכיל תרכובות שנרכשו לאחרונה עם בעיות מסיסות בחזרה מוארים עם הפאנל 96-באר M.A.P.L.E. עם אור כחול. להאיר את החלק התחתון של המיקרו לוחית עושה את זה הרבה יותר קל לזהות תרכובות אשר גרם מתוך הפתרון וצריך תיקונים לפני טיפול נוזלי נוסף. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 11: דוגמאות של מיקרופלייט. (א) דוגמה של 384-מיקרופלייטובכן המכילים תרכובות ללא התאורה האחורית. (ב) 384-מיקרולוח תאורה אחורית עם אור ירוק, חשיפת בארות רבות המכילות מזרז. (ג) closeup של 384-ובכן מיקרופלייט עם תאורה ירוקה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 12: דוגמה של היעד 384-ובכן מיקרופלייט המכיל 320 דגימות בודדות אשר הועברו מתוך מיקרוצלחות מקור שונים רבים. דוגמה זו מייצגת הכנה לדוגמה טיפוסית המכונה מיקרולוחית ההיקטרים או cherrypicked הנתפסת בשלב מסך האישור של שיטת הפעולה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 13: דוגמה של 384 אופייני למיקרו-מיקרופלייט עם מדלל סדרתי בגודל 10 נקודות החל מעמודות 3 & 13 עם מסנן מסיכה עבור שורות 1 – 16 (כל השורות כלולות). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 14: מבחן ליטוף ההכנה לדוגמה. (א, ב) 384-מיקרוצלחות ובכן המכילות צבעים צבעוניים שונים solvated ב DIמתיל סולפוקסיד (dmso) לשמש לבדיקת ליטוף ההכנה לדוגמה. (ג) 384 מיקרופלייט גם כתוצאה מבדיקת ליטוף ההכנה למדגם המכיל צבעים נכונים של דגימות במיקומים הנכונים. (ד) 384-ובכן מיקרופלייט הנובע מבדיקת ליטוף ההכנה למדגם המכיל שגיאות (K2, F22, F23) כאשר המשתמש עקב אחר השיטה ידני רשימת העבודה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 15: מוביל ספקטרום פלט כפי שנמדד על ידי ספקטרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
| משתמש | זמן לרשימת עבודה | קצב שגיאה של רשימת עבודה | זמן M.A.P.L.E. | קצב שגיאות M.A.P.L.E. | הגדלת% מהירות |
| #1 משתמש מנוסה | 15 דקות 8 s | 0 | 9 דקות 39 s | 0 | 36% |
| #2 משתמש מנוסה | 17 דקות 54 s | 0 | 7 דקות 59 s | 0 | 55% |
| #3 משתמש מנוסה | 18 דקות 34 s | 0 | 10 דקות 25 שנות | 0 | 44% |
| #4 משתמש מנוסה | 20 דקות 50 s | 0 | 10 דקות 13 | 0 | 51% |
| #1 משתמש מתחיל | 26 דקות 52 s | 0 | 11 דקות 03 s | 0 | 59% |
| #2 משתמש מתחיל | 35 דקות 49 s | 6 | 15 דקות 29 s | 0 | 57% |
| #3 משתמש מתחיל | 22 דקות 44 s | 0 | 11 דקות 30 s | 0 | 49% |
טבלה 1: תוצאות של הכנה לדוגמה ידנית לעומת M.A.P.L.E.-הכנה לדוגמה מודרכת, כולל הזמן שהושקע על ידי כל משתמש כדי לעבד את רשימת העבודה המלאה בכל מצב.
| 96w מיקרופלייט M.A.P.L.E. רשימת חלקים |
ספק | חלק ספק # | עלות לכל פריט | כמות הדרושה להרכבה | עלות חלקים לכל אב-טיפוס |
| 96 ושוב אב טיפוס של RGB | פארק אוש | $28.38 | 1 | $28.38 | |
| RGB 3535 SK6812 RGB SMD LED | אליאקספרס (BTF-תאורה) | SK6812mini 3535 | $0.10 | 96 | $9.63 |
| 0.1 מקבל μF SMD (0805) | Digi-Key | 478-3351-1-ND | $0.16 | 96 | $15.36 |
| מטרו-פרי מיני 328 – 5V | Digi-Key | 1528-1374-ND | $12.50 | 1 | $12.50 |
| כולל | $65.87 |
טבלה משלימה 1: רשימת הרכיבים הדרושים כדי להמציא מדריך אור RGB 96-היטב.
| 384w מיקרופלייט M.A.P.L.E. רשימת חלקים |
ספק | חלק ספק # | עלות לכל פריט | כמות הדרושה להרכבה | עלות חלקים לכל אב-טיפוס |
| 384 ושוב אב טיפוס של RGB | פארק אוש | $28.38 | 1 | $28.38 | |
| RGB 2427 SK6805 RGB SMD LED | מוקונט | SK6805 2427 | $0.09 | 384 | $34.20 |
| 0.1 uF קבל SMD (0603) | Digi-Key | 478-10679-6-ND | $0.05 | 384 | $18.05 |
| מטרו-פרי מיני 328 – 5V | Digi-Key | 1528-1374-ND | $12.50 | 1 | $12.50 |
| כולל | $93.13 |
טבלה משלימה 2: רשימת הרכיבים הדרושים כדי להמציא מדריך אור RGB 384-היטב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
על-ידי שחרור M.A.P.L.E. כפלטפורמה קוד פתוח, הצגנו כלי מעבדה המספק שירות, אך ניתן גם להרחיב בקלות כדי לענות על הצרכים המתפתחים של משתמש הקצה. הכנה לדוגמה מיקרולוחית הספסל היא משימה נפוצה המבוצעת במגוון רחב של סביבות מעבדה ומשימה זו ניתן לשפר הדגמה עם טכנולוגיה כגון M.A.P.L.E.
פלטפורמת M.A.P.L.E. תוכנן במיוחד עם הסתגלות ליישומים עתידיים בראש. ניתן לחלץ כל רכיב (לוח תאורה אלקטרוני, קושחה, GUI, מארז) לשימוש בנפרד, המשמש כחלק מהמערכת הגדולה או כל שילוב ביניים שלהם. לדוגמה, מארז הפרוייקט המודפס תלת-ממדי ניתן לשימוש ללא לוח התאורה, רק כדי לשפר את הארגונומיה של ליטוף הספסל העליון. פאנל התאורה יש ממשק שלושה חוטים פשוט שניתן לחבר לכל מערכת מסוגל לייצר + 5 V אות בקרה, +5 V מקור וקרקע (GND). התנהגות ושירות של התוכנה guis ניתן לשנות באמצעות קוד פיתון, המעגלים פאנל תאורה ניתן לשנות ב-קיצאד ואת הקושחה מיקרו השתמשו כדי לשלוט על לוחות ניתן לערוך ב-IDE arduino. עם גמישות זו, פלטפורמת M.A.P.L.E. היא להרחבה כדי לענות על הצרכים העתידיים.
של התקנים דומים שפותחו בעבר לשימוש עבור מיקרופלטות מוארת3,4,5,6,7, M.A.P.L.E. הוא ההתקן היחיד שהוא מקור פתוח לחלוטין. הדבר מספק כמות גדולה של גמישות למשתמש הקצה כדי להרחיב את הפונקציונליות הקיימת כדי לעמוד בצורך הספציפי שלהם. פונקציונליות מורחבת זו עשויה לקחת את הטופס של התקני בקרת קלט משתמש נוספים (דוושות רגל, כפתורים, וכו ') או התקנים אחרים של תצוגת מטה-נתונים. מקור הקוד הפתוח של המכשיר גם עוזר למנוע התיישנות המכשיר עקב הסתמכות על כל ספק ספציפי אחד לייצור המכשיר, פיתוח או תמיכה. משתמשים יכולים לבחור לשמור על M.A.P.L.E. כהתקן קומפקטי מיקרוצלחת יחיד קומפקטית, או להרחיב אותו כדי להאיר מיקרולוחות מרובים בו זמנית, שני היישומים אשר הוכחו בכתב יד זה. לבסוף, המרכיבים הנחוצים להרכבת מערכת M.A.P.L.E. יש עלות שהיא נמוכה יותר מאשר כל פתרונות מסחריים שהיו זמינים קודם לכן.
מגבלות פוטנציאליות של המערכת כוללות הפרעות תאורה ויזואליזציה הנגרמת על ידי תרכובות צבעוניות כהה. פונקציונליות ההכנה לדוגמה מחייבת כיום גם את M.A.P.L.E. להיות קשורה למחשב באמצעות USB. אנו גם מציעים כי תהליכי מעבדה ניצול תרכובות רגישות אור או ריאגנטים נבדקים לפני שימוש מורחב עם העברות M.A.P.L.E. Light מתחם רגיש הם בעיה בכל מצב מעבדה, אבל M.A.P.L.E. יכול לבחור עבור אורכי גל כי הם פחות מועדים כמו אור אדום. M.A.P.L.E. גם מאפשר למשתמשים לכוונן את צבע ה-LED ואת העוצמה באמצעות עדכוני קושחה כדי מיקרו כדי לספק את התאורה הספציפית הרצויה. הפלט הספקטרלי של נוריות סופקו לפי איור 15 כך המשתמש יכול להימנע אורכי גל שבו המתחם ידוע לקלוט אור.
הרכיבים של M.A.P.L.E. יכול גם לעשות שימוש חוזר כדי לחקור שימושים חלופיים כגון פוטוכימיה, הפרדת הפאזה בספריות מורכבות או שונה עם נוריות באורך גל שונות (g., UV) כדי להרחיב את הפונקציונליות שלה עבור יישומים אחרים. כמו כן, ספקטרוסקופיה לצבוע או ספיגת בליעה ניתן לבצע בזול עם פליטות בחירה של M.A.P.L.E. כפי שמוצג באיור 15 מצלמה או החכם app ללכוד ערכי פלט RGB. לסיכום, M.A.P.L.E. תוכנן לשימוש מיידי כדי לתמוך בהכנת מיקרופלייט לדוגמה, אבל כפלטפורמה קוד פתוח זה יכול להיות מותאם לשימוש ביישומים רבים אחרים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין אינטרסים פיננסיים או ניגוד אינטרסים עם כל אחד מהרכיבים המיוצרים המוצעים בבניית התקן M.A.P.L.E.. מקורות שהוצגו לנוחיות המשתמש ורכיבים תואמים ממקורות חלופיים יכולים לשמש לפי הצורך.
Acknowledgments
המחברים רוצים להכיר את לינה לוקה, פסקאר Singhera, חנה ויליאמס, לין דנג, אוסינאצ'י נוווסו ושרה וכטמן על עזרתם בבדיקת פלטפורמת 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
- 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).
- BioSistemika. 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).
- LI-2100LightOne™ Pro. Embi Tec. , Available from: http://embitec.com/li2100-lightone-pro-384-and-96-well.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).
- Maplebear Electronics Tindie store. , Available from: http://maplebearelectronics.com (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. , JoVE. Cambridge, MA. (2019).
- General Laboratory Techniques. Introduction to the Spectrophotometer. JoVE Science Education Database. , JoVE. Cambridge, MA. (2019).
- General Laboratory Techniques. Introduction to the Microplate Reader. JoVE Science Education Database. , JoVE. Cambridge, MA. (2019).
