Applikationer för öppen källkod Microplate-kompatibla belysnings paneler
Summary
Microplate hjälpmedels Pipetting Light EMITTER (M.A.P.L.E.) är en dator driven apparat som systematiskt belyser mikrotiterbrunnar för att ge vägledning för manuell beredning av mikroplattor. M.A.P.L.E. förbättrar noggrannheten för mikroplattpreparering samtidigt som data recordkeeping automatiserar. Dessutom kan det hjälpa till med att undersöka mikroplåt kvalitet eller stöd i upptäckt av fel.
Abstract
Mikroplattor används ofta i den moderna laboratoriemiljö för en mängd olika uppgifter både i småskaliga laboratorium bänkmonterade verksamhet samt storskaliga hög genomflöde screening (HTS) kampanjer. Även laboratorieautomation har kraftigt ökat nyttan av mikroplattor finns fortfarande fall där Automation-baserad instrumentering är inte möjligt, kostnadseffektivt eller förenligt med mikroplattans formatering behov. I dessa fall måste mikroplattorna förberedas manuellt. Problematiskt att manuella mikrotiterplattor manipulationer är att ett antal svårigheter kan uppstå i samband med korrekt spårning av prov operationer, dataregistrering och kvalitetskontroll (QC) inspektion för väl artefakter eller formateringsfel. Som mikrotiterplattor väl densiteter öka (dvs., 96-Ja, 384-Ja, 1536-ja) potentialen för att införa fel ökar också drastiskt. För små bänk laboratorie operationer finns det dessutom ett behov av att förbättra enkelheten och noggrannheten i provhanteringen på ett kostnadseffektivt sätt. Häri beskriver vi ett system som fungerar som en halvautomatiserad Pipettguide kallad Mikroplattans hjälpmedel för pipettering av ljuskällor (M.A.P.L.E.). M.A.P.L.E. har flera användningsområden för att stödja sammansatta hit-picking och mikrotiterplattor förberedelse för assay utveckling i hög kapacitet screening eller laboratorium bänkskiva operationer, samt QC/kvalitetssäkring (QA) diagnostisk utvärdering av mikrotiterplattor kvalitet eller visualisera väl formateringsfel.
Introduction
Som nyligen publicerad1, har bly identifierings laboratoriet vid Scripps Research2 utvecklat och släppt en belysnings panel med öppen källkod för mikroplattpreparering kallad Mikroplattans hjälpmedel för pipettering av ljuskällor (M.A. P.L.E.). Manuell beredning av mikroplattor, oavsett om de är gjorda för sammansatta hantering eller bio-assay behov, kan vara benägna att mänskliga fel som drastiskt ökar även densiteten av mikroplattan ökar. Dessutom är korrekt arkivering och dataloggning av mikroplattans innehåll/format också utsatt för manuella inmatningsfel. I hög genomströmning screening (HTS) Automation anläggningar dessa problem mildras genom användning av dator drivna robotstyrda arbetsstationer som är integrerade med automatiserad databas recordkeeping; minimera manuella manipulationer och minska risken för formatering och data inspelningsfel. Det finns dock många fall där Automation-baserad instrumentering är helt enkelt inte genomförbart eller kompatibel med mikroplattans Formateringsbehov, vilket kräver manuella ingrepp. Dessutom finns det också ett behov av att stödja småskaliga laboratorie operationer som kräver kompakta och kostnadseffektiva halvautomatiserade anordningar för att förbättra deras genomströmning, noggrannhet och automatisera dataregistrering av mikroplattpreparering.
Medan andra mikrotiterplattor belysningssystem finns, de är egenutvecklade kommersiella lösningar3,4,5,6,7 begränsad till utvalda mikroplattformat och deras egenutvecklade sluten källkod förhindrar användardrivna ändringar som gör det möjligt att anpassa dessa enheter för specialiserade åtgärder. M.A.P.L.E. var planerat på bli en billig öppen-källa anordning, med källa koden och all design arkivera tillgänglig gratis online8. Användare med kunskap om ytmontering lödnings tekniker kan sätta ihop sina egna M.A.P.L.E. enheter med koden och designfiler tillgängliga på GitHub, eller de kan ändra de medföljande tryckta kretskort (PCB) mönster, 3D Skriv hölje datorstödd design (CAD) modeller och kod för att tillgodose deras specifika behov. En fullständig förteckning över delar som behövs för att tillverka ljusledaren PCB finns i tilläggs tabellerna 1 och 2 och ytterligare detaljer om utformningen och genomförandet av ljus panelerna finns i nyligen offentliggjorda dokumentation1. Användare som vill köpa förmonterade Light guide PCB bygger på öppen källkod filer kan hitta dem som anges online9.
M.A.P.L.E. förser användaren med en lättkontrollerad belysnings panel som har ett mikroplattbaserat fotavtryck och LED-till-LED-avstånd som matchas mot samhället för Biomolekylär screening (SBS) specifikationer för mikroplattor10. M.A.P.L.E. utvecklades för att stödja 96-och 384-brunn densitet mikroplattor och tillåta användare att belysa brunnar i önskad konfiguration, färg och intensitet. Dessa ljuspaneler kan användas för att belysa Mikroplattor för pipettering av moment11, för simulering av laboratorieformatering eller instrument som en mikroplattläsare12,13 för utbildnings-och demonstrations Ändamål. Projektets Open Source-karaktär gör det möjligt för användare att enkelt ändra panelerna, firmware eller grafiskt användargränssnitt (GUI) programvara för att stödja alla nya önskade funktioner. Vägledning och dataregistrering är datorstyrda och kan integreras med kalkylblad eller porteras till ett databassystem. Eftersom M.A.P.L.E. är utformat för att fungera med Comma avgränsade filer i klartext, kan alla kalkylblad eller databasprogram som är i stånd att importera eller exportera CSV-formaterade filer lätt utökas till att fungera med M.A.P.L.E. Vidare, den projekt kapsling som har utformats för detta system lutar mikroplattan mot användaren under pipettering operationer, ökad ergonomi genom att ge en mer naturlig hållning för användaren medan i labbet bänken. Särskilda operativa funktioner i M.A.P.L.E.-systemet inkluderar: (i) att underlätta sammansatta lednings insatser för att förbereda anpassade plåtar genom att belysa enkel källbrunn och destinations brunn över Mikroplattor för vägledning vid manuell pipettering; assisterade genom ett dator skript som kan sparas som en elektronisk post efter avslutad. (II) M.A.P.L.E. kan belysa valfritt antal brunnar över mikroplattans rader eller kolumner; som är idealisk för snabb vägledning för seriell utspädning eller placering av Välj replikera kontroller. (III) M.A.P.L.E. kan användas i demonstrationsläge för att underlätta laboratorie utbildningsbehov eller belysa FORMATERINGSKRAV med avseende på prov-och kontroll placeringar eller särskild väl användning (t. ex. kant effekt barriär Gap). (IV) M.A.P.L.E. kan bakgrundsbelysning transparent/genomskinlig brunnar för att möjliggöra visualisering av artefakter såsom nederbörd/kristallisering, bubblor, väl heterogenitet, tomma brunnar; som också tillåter slutanvändare att enkelt fotografera plåt bilder för dokumentations behov
Protocol
Representative Results
Discussion
Genom att släppa M.A.P.L.E. som en öppen källkod plattform, har vi infört ett laboratorium verktyg som ger nytta, men kan också lätt utökas för att möta de föränderliga behoven hos slutanvändaren. Bänkskiva provberedning är en vanlig uppgift som utförs i en mängd olika laboratoriemiljöer och denna uppgift kan bevisligen förbättras med en teknik som M.A.P.L.E.
M.A.P.L.E.-plattformen har utformats specifikt med anpassningsförmåga till framtida tillämpningar i åtanke. Varje…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna skulle vilja erkänna Lina DeLuca, Fakhar Singhera, Hannah Williams, Lynn Deng, Osinachi Nwosu och Sarah Wachtman för deras hjälp med att testa M.A.P.L.E. plattformen.
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).
