Summary
Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.), mikroplakaların manuel hazırlanmasına rehberlik etmek için mikrotiter kuyuları sistematik olarak aydınlatan bilgisayar tahrikli bir cihazdır. M.A.P.L.E. veri kayıt tutmayı otomatikleştirirken mikroplaka hazırlamanın doğruluğunu artırır. Buna ek olarak, mikroplaka kalitesinin incelenmesine yardımcı olabilir veya hataların saptanmasında yardımcı olabilir.
Abstract
Mikroplakalar, hem küçük ölçekli laboratuvar tezgah lama operasyonlarında hem de büyük ölçekli yüksek iş letimattarama (HTS) kampanyalarında çok çeşitli görevler için modern laboratuvar ortamında yaygın olarak kullanılmaktadır. Laboratuvar otomasyonu mikroplakaların faydasını büyük ölçüde artırmış olsa da, otomasyon tabanlı enstrümantasyonun mümkün olmadığı, uygun maliyetli veya mikroplaka biçimlendirme ihtiyaçlarıyla uyumlu olmadığı durumlar devam etmektedir. Bu gibi durumlarda, mikroplakalar elle hazırlanmalıdır. Manuel mikroplaka manipülasyonları için sorunlu zorluklar örnek işlemleri, veri kayıt tutma ve kalite kontrol (QC) iyi eserler veya biçimlendirme hataları için denetim doğru izleme ile ilgili ortaya çıkabilir. Mikroplaka iyi yoğunlukları arttıkça (yani, 96-iyi, 384-iyi, 1536-iyi) hata lar ortaya çıkarma potansiyeli de önemli ölçüde artar. Ayrıca, küçük tezgah üstü laboratuvar operasyonları için, numune işlemenin kolaylığını ve doğruluğunu uygun maliyetli bir şekilde iyileştirmeye ihtiyaç vardır. Burada, Mikroplate Yardımcı Pipetleme Işık Yayıcısı (M.A.P.L.E.) olarak adlandırılan yarı otomatik pipetleme kılavuzu olarak hareket eden bir sistemi tanımlıyoruz. M.A.P.L.E.'nin, yüksek iş letme taraması veya laboratuvar tezgahüstü operasyonlarında test gelişimi için bileşik isabet toplama ve mikroplaka hazırlamanın yanı sıra mikroplakanın QC/kalite güvencesi (QA) tanısal değerlendirmesini desteklemek için birden fazla kullanımı vardır. kalite veya iyi biçimlendirme hataları görselleştirme.
Introduction
Son zamanlarda yayınlanan1, Scripps Research2 Kurşun Tanımlama laboratuvarı geliştirdi ve mikroplaka hazırlanması için bir açık kaynak aydınlatma paneli yayımladı Microplate Yardımcı Pipetting Light Emitter (M.A. P.L.E.). Mikroplakaların manuel olarak hazırlanması, ister bileşik yönetimi veya biyo-tsay ihtiyaçları için yapılmış olsun, mikroplakanın yoğunluğunu önemli ölçüde artıran insan hatalarına yatkın olabilir. Buna ek olarak, mikroplaka içeriğinin/biçiminin uygun kayıt tutma ve veri günlüğe kaydetme si manuel giriş hatalarına da açıktır. Yüksek iş hacmi tarama (HTS) otomasyon tesislerinde bu sorunlar, otomatik veritabanı kayıt tutma ile entegre bilgisayar odaklı robotik iş istasyonları kullanılarak azaltılır; manuel manipülasyonları en aza indirmek ve biçimlendirme ve veri kaydetme hatalarını azaltmak. Ancak, otomasyon tabanlı enstrümantasyonun mümkün olmadığı veya mikroplaka biçimlendirme ihtiyaçlarıile uyumlu olmadığı ve manuel müdahale gerektiren pek çok örnek vardır. Ayrıca, mikroplaka hazırlama veri kayıt işlemlerini geliştirmek için kompakt ve uygun maliyetli yarı otomatik cihazlar gerektiren küçük ölçekli laboratuvar işlemlerini desteklemek de gereklidir.
Diğer mikroplaka aydınlatma sistemleri mevcut olsa da, onlar özel ticari çözümler3,4,5,6,7 seçmek mikroplaka biçimleri ve tescilli sınırlı kapalı kaynak yapısı, bu aygıtların özel işlemler için uyarlanmasını sağlayacak kullanıcı odaklı değişiklikleri önler. M.A.P.L.E. ucuz bir açık kaynak cihaz olarak tasarlanmıştır, kaynak kodu ve ücretsiz online8için kullanılabilir tüm tasarım dosyaları ile . Yüzey eleme teknikleri bilgisine sahip kullanıcılar, github'da bulunan kod ve tasarım dosyalarıyla kendi M.A.P.L.E. cihazlarını bir araya getirebilir veya sağlanan basılı devre kartları (PCB) tasarımlarını, 3D baskı muhafazasını bilgisayar destekli olarak değiştirebilirler. tasarım (CAD) modelleri ve kod kendi özel ihtiyaçlarını karşılamak için. Işık kılavuzu PCB'lerini imal etmek için gereken parçaların tam listesi Ek Tablolar 1 ve 2'de bulunabilir ve ışık panellerinin tasarımı ve uygulanmasıyla ilgili daha fazla ayrıntı yakın zamanda yayınlanan dokümantasyon1. Açık kaynak dosyaları kapalı dayalı önceden monte ışık kılavuzu PCBs satın almak isteyen kullanıcılar onları online9listelenen bulabilirsiniz .
M.A.P.L.E. mikroplaka tabanlı ayak izi ve LED-led aralığı Society for Biomolecular Screening (SBS) özellikleri ilemikroplakalar 10eşleşen bir kolayca kontrol edilebilir aydınlatma paneli ile kullanıcı sağlar 10 . M.A.P.L.E. 96 ve 384 yoğunluklu mikroplakaları desteklemek ve kullanıcıların kuyuları istenilen konfigürasyon, renk ve yoğunlukta aydınlatmalarını sağlamak için geliştirilmiştir. Bu ışık panelleri borulama işlemleri için mikroplakaları aydınlatmak için kullanılabilir11,laboratuvar biçimlendirme işlemleri veya mikroplaka okuyucu gibi aletleri simüle etmek için12,13 eğitim ve gösteri için Amaçlı. Projenin açık kaynak yapısı, kullanıcıların istenen yeni işlevleri destekleyecek panelleri, firmware veya grafik kullanıcı arabirimi (GUI) yazılımını kolayca değiştirmelerine olanak tanır. Kılavuz ve veri kayıt tutma bilgisayar ayarıdır ve elektronik tablolarla tümleştirilebilir veya bir veritabanı sistemine taşınabilir. M.A.P.L.E. düz metin virgül lesınırlı dosyalarla çalışmak üzere tasarlandığından, CSV biçimlendirilmiş dosyaları içe aktarabilen veya dışa aktarabilen elektronik tablolar veya veritabanı yazılımları M.A.P.L.E. ile çalışmak üzere kolayca genişletilebilir. Ayrıca, bu sistem için tasarlanan proje muhafazası, boru lama işlemleri sırasında mikroplakayı kullanıcıya doğru yatırır ve laboratuvar tezgahında yken kullanıcıya daha doğal bir duruş sağlayarak ergonomiyi artırır. M.A.P.L.E. sistemine özgü operasyonel özellikler şunlardır: (i) Manuel pipetleme kılavuzu için tek bir kaynağı iyi aydınlatarak özelleştirilmiş plakaların hazırlanmasında bileşik yönetim çabalarını kolaylaştırmak ve varış noktasını mikroplakalar arasında iyi bir şekilde aydınlatmak; tamamlanması ndan sonra elektronik kayıt olarak kaydedilebilen bir bilgisayar komut dosyası aracılığıyla desteklenir. (ii) M.A.P.L.E. mikroplaka satırları veya sütunları arasında herhangi bir sayıda kuyu aydınlatabilir; hangi ideal hızlı seri seyreltme rehberlik veya seçilmiş çoğaltma kontrolleri yerleşimi için uygundur. (iii) M.A.P.L.E. laboratuvar eğitim gereksinimlerini kolaylaştırmak veya numune ve kontrol yerleşimleri veya özel kuyu kullanımı (örn. kenar etkisi bariyer boşluğu) ile ilgili biçimlendirme gereksinimlerini vurgulamak için bir gösteri modunda kullanılabilir. (iv) M.A.P.L.E. yağış/kristalizasyon, kabarcıklar, iyi heterojenlik, boş kuyular gibi eserlerin görselleştirilmesine olanak sağlamak için saydam/yarı saydam kuyuları arkadan aydınlatabilir; aynı zamanda son kullanıcının belge ihtiyaçları için plaka görüntülerini kolayca fotoğraflamasına olanak tanır
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Yarı otomatik "plakadan plakaya" numune transfer hazırlığı
- Elektronik tablo düzenleme uygulamasını kullanarak kaynak ve hedef plakaları içeren Şekil 1'de gösterildiği gibi bir CSV dosyası oluşturun. Oluşturulan CSV dosyası, listelenen sırada aşağıdaki üstbilgi sütunlarına sahip olmalıdır: Source_barcode; Destination_barkod; Kaynak_iyi; Dest_well; Transfer_hacmi.
- Üstbilgi sütunlarının altında, aşağıdaki bilgileri içeren her istenilen pipetleme işlemi (örn. örnek aktarımı) için CSV dosyasına bir satır eklenindiğinden emin olun:
- Source_barkod: Kaynak mikroplakanın alfanümerik barkodu, örneğin, S1007372; barkod yoksa boş bırakın.
- Destination_barcode: Hedef mikroplakanın alfanümerik barkodu, örneğin, D0573282; barkod yoksa boş bırakın.
- Source_well: Alfasayısal satır ve sütun tanımlayıcıiyi kaynak plakadan borulamak için, örneğin, H satırı için H10 (8satır), sütun 10 (ANSI/SLAS standart iyi tanımlamalar, örneğin, A1, C10...).
- Dest_well: Alfasayısal satır ve sütun tanımlayıcısı için iyi hedef plaka, örneğin, A satırı (1satır) için A3, sütun 3 (ANSI / SLAS standart iyi tanımlamalar, örneğin, A1, C10...) dışarı pipetli olması için.
- Transfer_hacmi: Source_barcode'da source_well'den destination_barcode'daki dest_well'e aktarılacak hacim (sayısal ve birimsiz: genellikle μL olarak).
- Işık Kılavuzu programını (Maple-LightGuide.exe) açarak Şekil 2'degösterilen Microplate Yardımcı Pipetleme Işık Emitter Plakasını plaka GUI uygulamasına açın.
- GUI'nin sol üst köşesindeki kiraz seç dosyasını seçin düğmesini tıklatın.
- Yukarıdaki 1.1 ve 1.2 adımlarında oluşturulan CSV dosyasına gitmek için Şekil 3'tegösterilen dosya tarayıcıpenceresini kullanın ve Aç düğmesini tıklatın. Uygulama, CSV dosyasının ilk satırını ayrıştıracak ve kaynak ve hedef plakalarda ilgili kuyuları aydınlatacaktır.
- Şekil 4'tegösterilen GUI'nin sağ üst köşesinde, CSV dosyasını istediğiniz gibi geçmek için Önceki kuyu ve Sonraki kuyu düğmelerini kullanın. GUI, daha önce aydınlatılmış olan satırları gri renkte vurgular ve şu anda etkin olan satırı kahverengi renkte vurgular.
- Numuneleri kaynak plakanın kaynak kuyusu arasında hedef plakanın hedef kuyusuna aktarmak için gerektiğinde pipetleme işlemlerini gerçekleştirin. M.A.P.L.E. destekli el pipetleme işleminin bir örneği Şekil 5'te,Şekil 4 ve Şekil 6'dagörülen mevcut kullanıcı pipetleme görünümünün karşılaştırılmasıyla görülebilir. Kullanıcı GUI'ye ek olarak, plaka barkodları aydınlatma panellerine bağlı LCD ekranlar aracılığıyla doğrulanabilir.
- Sonraki kuyu düğmesi ile CSV dosyasının sonuna ulaşılına kadar devam edin. Yeni bir CSV dosyasını yüklemek için, seç cherrypick dosyası istediğiniz zaman tıklanabilir. Programdan çıkmak için GUI'nin sağ üst köşesindeki kırmızı X'e tıklanabilir.
2. Paralel transferler ve seri seyreltmeler için çok kuyulu aydınlatmalar
- Seri seyreltme programı (Maple-SerialDilution.exe) açarak Microplate Assistive Pipetting Light Emitter 'Seri seyreltme' uygulamasını açın.
- İstenilen titrasyon modunu (sütun veya satır), plaka yoğunluğunu ve başlangıç satır(ları) veya sütun(lar) belirtmek için Şekil 7 ve Şekil 8'degösterilen GUI'yi kullanın. GUI ayrıca, kullanıcıların belirli bir satırveya sütundaki LED'lerin yanolduğunu denetlemek için bir sütun veya satır maskesi belirtmelerine de olanak tanır. Bu, tüm satırı veya sütunu aydınlatmak yerine bir satır veya sütundaki LED alt kümesinin aydınlatılmasına olanak tanır.
- İlk başlangıç satırından veya sütundan plakadaki son satır veya sütuna sırayla satır veya sütunları geçmek için Sonraki ve Önceki düğmelerini kullanın. Sonraki veya Önceki düğmesine her tıklandığında, ışık paneli mikroplakanın ilgili LED'lerini aydınlatır.
- Titrasyon dizisinin sonuna ulaşılına kadar devam edin. Programdan çıkmak için GUI'nin sağ üst köşesindeki kırmızı X'i tıklatın.
3. Laboratuvar eğitimi: test geliştirme ve tarama formatı teknikleri
- Taşınabilir ışık kılavuzuna 96 veya 384 kuyulu bir mikro plaka yerleştirin. Taşınabilir ışık kılavuzu bir pil ve bir bilgisayardan bağımsız olarak kullanılmak üzere gerekli tüm elektronik içerir. Bu, taşınabilir ışık kılavuzunun gösteri modları arasında geçiş yapmak için yerleşik düğmelerle kontrol edilebilen el modunda kullanılmasını sağlar.
- Sistemi açmak için taşınabilir ışık kılavuzu muhafazası üzerindeki güç geçiş düğmesini kullanın.
- Taşınabilir ışık kılavuzunun içinde olması için modu belirleyin. Varsayılan olarak, taşınabilir ışık kılavuzu varsayılan HTS demo moduna yüklenir ve bu da kullanıcılara Şekil 9'dagörüldüğü gibi tipik bir test plakasının görsel bir temsilini sağlar. Bu modda, aşağıdaki örnek aydınlatma desenlerini değiştirmek için taşınabilir ışık kılavuzunun üst kısmındaki sağ düğme anahtarı nı kullanabilirsiniz.
- Bir tayın reaktif dağıtımını simüle etmek için kırmızı renkle aydınlatılan tüm kuyular,örn. (ortamdaki askıda hücreler).
- Boya reaktifi ekini simüle etmek için sarı bir renkle aydınlatılan tüm kuyular.
- Kuyuların ilk sütunu ve son sütunu yeşili aydınlatmış, kalan orta 'örnek alan' sütunları, plakanın mikroplaka okuyucuda okunduğunu belirtmek için mavi ışıklı. Örneklem alanındaki rastgele kuyular da isabetleri temsil edecek şekilde değişen yoğunlukta yeşil renge sahip olacaktır.
- HTS demo modu ile Titration demo modu arasındaki ışık kılavuzunu değiştirmek için sol düğme düğmesine basın. Bunu yapmak, kullanıcıların bileşik plakalarda titrasyonların nasıl yapılabildiğini anlamaları için görsel bir rehber saÄ layan Titrasyon demo moduna taşınabilir ıŠık kılavuzunu taŠıyacaktır. Işık kılavuzu Titration demo moduna girdiğinde, aşağıdakiler oluşur.
- Sütun 3 ve 13'teki tüm kuyular sarı renkle aydınlatılır.
- En sağdaki düğme düğmesinin sonraki tuşları sütunları sırayla aydınlatır (örneğin, 4 ve 14, 5 ve 15, vb.).
- 12 ve 22 sütunlarına ulaşıldıktan sonra basma düğmesine basıldığında, 4-12 ve 13-22 sütunlarında bulunan kuyular titrasyonu temsil edecek şekilde sarının yoğunluğunu azaltarak aydınlatılır.
- Işık kılavuzunun varsayılan davranışını değiştirmek için, taşınabilir ışık kılavuzunu usb kablosu üzerinden bilgisayara takın ve GitHub projesinde bulunan Arduino IDE sayfa8üzerinden varsayılan yazılımları güncellemek için ayrıntılı talimatları izleyin. Firmware'i güncelleyerek, bu modları diğer dizileri veya LED kümelerini görüntülemek için değiştirebilirsiniz.
4. Mikroplakalarda eserlerin aydınlatılmı
- Taşınabilir ışık kılavuzuna 96 veya 384 kuyulu bir mikro plaka yerleştirin.
- Işık kılavuzunu en sol daki buton düğmesine iki kez basarak Aydınlatma moduna geçin.
NOT: Bu modun pratik kullanımına bir örnek Şekil 10 ve Şekil 11'degörülebilir , bileşikler çözeltiden dışarı çökelmiş ve mikroplakaların alt kısmında gözlemlenebilir. Arkadan aydınlatmalı aydınlatma olmadan, çökelti çoğu çıplak gözle görünmez, ancak M.A.P.L.E. arkadan aydınlatma kullanıcı denetimi ve fotoğrafik dokümantasyon için çökelti ortaya koymaktadır. - Uygulama için gerektiği gibi önceden tanımlanmış renk kümesi arasında geçiş yapmak için sağ düğmeyi kullanın. Kırmızı, mavi, yeşil, turuncu, beyaz, mor, sarı ve çivit: ışık paneli sağ düğmeye her basarak sırayla aşağıdaki renklere tüm LED'ler dönecektir.
- İsteğe bağlı bir adım olarak, işi kaydetmek veya belgelemek için ışıklı plakayı fotoğraflamak için bir kamera veya akıllı telefon kullanın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
M.A.P.L.E. platformu, 96 ve 384 kuyulu mikroplakaları çeşitli kullanıcı yapılandırılabilir yollarla aydınlatarak her kuyuda renk ve ışık yoğunluğunun basit ve bağımsız bir şekilde kontrol altına alınabilmesini sağlar. M.A.P.L.E. manuel pipetleme işlemlerinde hata fırsatlarını azaltmaya yardımcı olarak, kullanıcıların her kuyunun istenilen içeriği içerdiğine dair artan güvenle mikroplakahazırlamalarına yardımcı olur. Örneklerin plakalar arasında aktarılması ve Şekil 12 ve Şekil 13'tegörülen örnekler gibi seri seyreltme plakalarının hazırlanması, kullanıcının çalışmaları sırasında dikkatinin dağılması ve pipetleme işlemleri devam etmektedir. Pipetleme işi tamamlandığında, M.A.P.L.E. platformu, kullanıcının çökeltme, boş kuyular, kısmen doldurulmuş kuyular veya hava kabarcıkları gibi olası yapıları tanımlamasına yardımcı olmak için mikro plakayı aydınlatmaya yardımcı olmak için kullanılabilir. Bu yapıları mikroplakanın oluşturulduğu anda tespit ederek, kullanıcılar numuneleri alt laboratuvar süreçlerine sunmadan önce iyileştirmek için önlemler alabilir.
M.A.P.L.E.'nin işlevselliğini göstermek için, protokol bölümü 1'de açıklanan adımlara karşı basılı bir iş listesi kullanarak pipetleme işlemlerinin hızını ve doğruluğunu ölçmek için bir kafa kafaya test yapılmıştır. Bu test için, Kurşun Tanımlama laboratuvarındaki yedi kullanıcı, m.a.p.l.e-güdümlü olarak her iki çevrimdışı için de aynı çalışma listesini kullanarak testi gerçekleştirdi. Bu yedi kullanıcı, laboratuvarda uzun yıllar arasında acemi pipetleme kullanıcılarına kadar çeşitli pipetleme deneyimini temsil etmiştir. Tek fark, kullanıcının el ile mod için yazdırılan bir sayfayı el ile açıklamalaması ve M.A.P.L.E.-güdümlü modda GUI bilgisayarını kullanmasıdır. Bu çalışma listesi, Tek bir 384 kuyuluk hedef mikroplakada 'jove' anlamına gelen DMSO 'renkli boyaların rastgele bir ürün yelpazesine sahip 384 kuyulu iki mikroplakadan 49 pipetleme işleminden oluşuyordu (Şekil 14 A,B) C). Bu yapılandırmada, hedef plakadaki kuyuların düzeni, kullanıcının hedef plakanın doğru kuyularına boru yla girdiğini doğrular ve hedef plakadaki kuyuların renk deseni, kullanıcının Kullanıcı basılı bir iş listesini takip ederken oluşan K2, F22, F23 kuyularında pipetleme hatalarının bir örneğini gösteren Şekil 14D'de görüldüğü gibi kaynak plakaların doğru kuyusundan pipet lenmemiştir. Tablo 1, kullanıcılar bu testi M.A.P.L.E. kullanarak gerçekleştirdiğinde çevrimdışı basılı bir iş listesine karşı ortalama %50'lik bir zaman tasarrufu gösteren bu kafa kafaya testin sonuçlarını içerir. M.A.P.L.E. kullanıldığında işlem hızı da artmakla kalmamış, M.A.P.L.E. kullanılarak oluşturulan plakaların hata oranı tüm kullanıcılar için %0 iken, örnek hazırlama görevi için bir iş listesi kullanılırken bir acemi kullanıcı için %6 hata oranı gözlenmiştir(Şekil 14 D).
Şekil 1: Örnek hazırlama uygulaması için kullanılan örnek CSV dosyası. Örnek CSV dosyası, transfer hacmine açıklama ekolarak vermek için gereken beş sütunu, mikroplaka barkodlarını ve hem kaynak hem de hedef plakalar için iyi konumları içeren numune hazırlama uygulaması için kullanılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Örnek hazırlama uygulaması GUI. Örnek hazırlama uygulaması GUI, uygulama başladıktan sonra kullanıcıya görüntülenir. Bu arabirimden kullanıcı örnek hazırlama işleminde kullanılmak üzere bir CSV dosyası seçebilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Dosya açık iletişim kutusu. Dosya açık iletişim kutusu, kullanıcının örnek hazırlama işleminde kullanılmak üzere ilgi çeken CSV dosyalarına gitmesini sağlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: CSV dosyası seçildikten ve uygulamaya yüklendikten sonra kullanıcı tarafından görülebilen GUI arabirimi. CSV dosyasının içeriği elektronik tablo stili biçiminde görüntülenir ve etkin satır vurgulanır. Kullanıcılar, etkin satırı güncelleyen ve uygun aydınlatma komutlarını M.A.P.L.E.'ye gönderen 'Önceki kuyu' veya 'Next well' düğmelerini kullanarak dosya üzerinden ileri veya geri adım atabilirler.
Şekil 5: M.A.P.L.E.'den önce tipik manuel numune hazırlama işlemine örnek olarak, kullanıcıya plaka barkodlarının basılı listesini ve borulanacak iyi konumları göstererek örnek gösterilebilir.
Şekil 6: M.A.P.L.E. ilgi kuyularını aydınlatan ve mevcut borulama işlemi için gerekli olan mikroplakabarkodlarının görüntülenmesi ile güncel manuel numune hazırlama işlemi. Işıklı kuyular ve barkod meta verileri Şekil 4'tegörülen GUI'nin kullanıcı girişine göre otomatik olarak güncellenir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: M.A.P.L.E.'yi titrasyon modunda kontrol etmek için GUI arabirimi, ilgi sütunlarını belirterek aydınlatmanın kullanıcı tarafından kontrol edilmesine olanak sağlar. Titrasyon moduna (satır veya sütun) ek olarak, kullanıcılar 'Sonraki sütun' veya 'Önceki sütun' düğmelerini tıklatarak plaka yoğunluğunu belirtebilir ve sütunlar arasında ileri veya geri adım atabilirler. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 8: M.A.P.L.E.'yi titrasyon modunda kontrol etmek için GUI arabirimi, kullanıcının ilgi satırlarını belirterek aydınlatmayı denetlemesini sağlar. Titrasyon moduna (satır veya sütun) ek olarak, kullanıcılar plaka yoğunluğunu belirtebilir ve 'Sonraki satır' veya 'Önceki satır' düğmelerini tıklatarak satırlar arasında ileri veya geri adım atabilirler. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 9: HTS demo modu için mikroplaka okuyucuda floresan kuyuları temsil eden yeşil ve mavi ışıklarla aydınlatılan kuyular.
Şekil 10: 96 kuyulu satıcı tarafından sağlanan ve çözünürlüğü sorunları olan bileşikleri içeren 96 kuyulu mikroplaka örneği, mavi ışıklı 96 kuyulu M.A.P.L.E. ışık paneli ile aydınlatılır. Mikro plakanın alt kısmının aydınlatılması, çözeltiden çıkan ve daha fazla sıvı taşımadan önce düzeltilmesi gereken bileşiklerin belirlenmesini çok daha kolay hale getirir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 11: Mikroplaka örnekleri. (A) Herhangi bir arka aydınlatma olmadan bileşikler içeren 384 kuyulu mikroplaka örneği. (B) 384-iyi mikroplaka arka ışık yeşil ışık ile, çökelti içeren birçok kuyu ortaya koymaktadır. (C) Yeşil aydınlatmalı 384 kuyulu mikroplakanın kapatılması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 12: Birçok farklı kaynak mikroplakadan aktarılan 320 ayrı numuneiçeren 384 kuyulu mikroplaka örneği. Bu örnek, bir testin onay ekranı aşamasında görülen hitpicked veya cherrypicked mikroplaka olarak bilinen tipik bir numune hazırlamayı temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 13: 1-16 (tüm satırlar dahil) satırları için maske filtresi ile 3 ve 13 sütunlarında başlayan 10 noktalı seri seyreltmelere sahip tipik 384 kuyulu mikroplaka örneği (tüm satırlar dahil).
Şekil 14: Numune hazırlama pipetleme testi. (A, B) 384-kuyumikroplakaları içeren dimetil sülfoksit (DMSO) numune hazırlama pipetleme testi için kullanılacak. (C) 384 iyi mikroplaka doğru yerlerde numunelerin doğru renklerini içeren numune hazırlama pipetleme testi kaynaklanan. (D) 384-iyi mikroplaka, kullanıcı manuel çalışma listesi yöntemini takip ettiğinde hatalar içeren numune hazırlama pipetleme testinden (K2, F22, F23) kaynaklanan. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 15: LED çıkış spektrumları bir spektrometre ile ölçülür.
| Kullanıcı | Çalışma Listesi Süresi | İş listesi hata oranı | M.A.P.L.E. Zamanlı | M.A.P.L.E. hata oranı | % hız artışı |
| Deneyimli kullanıcı #1 | 15 dk 8 s | 0% | 9 dk 39 s | 0% | 36% |
| Deneyimli kullanıcı #2 | 17 dk 54 s | 0% | 7 dk 59 s | 0% | 55% |
| Deneyimli kullanıcı #3 | 18 dk 34 s | 0% | 10 dk 25 s | 0% | 44% |
| Deneyimli kullanıcı #4 | 20 dk 50 s | 0% | 10 dk 13 s | 0% | 51% |
| Acemi kullanıcı #1 | 26 dk 52 s | 0% | 11 dk 03 s | 0% | 59% |
| Acemi kullanıcı #2 | 35 dk 49 s | 6% | 15 dk 29 s | 0% | 57% |
| Acemi kullanıcı #3 | 22 dk 44 s | 0% | 11 dk 30 s | 0% | 49% |
Tablo 1: Her kullanıcının tam iş listesini her modda işlemek için harcadığı süre de dahil olmak üzere, Manuel numune hazırlama ve M.A.P.L.E.güdümlü numune hazırlama sonuçları.
| 96w Mikroplaka M.A.P.L.E. parça listesi |
Satıcı | Satıcı kısmı # | Madde başına maliyet | Montaj için gereken miktar | Prototip başına parça maliyeti |
| 96 iyi RGB prototip PCB | OSH Parkı | 28.38 dolar | 1 | 28.38 dolar | |
| RGB 3535 SK6812 RGB SMD LED | Aliexpress (BTF-Aydınlatma) | SK6812mini 3535 | 0,10 DOLAR | 96 | 9.63 dolar |
| 0.1 μF kondansatör SMD (0805) | Digi-Anahtar | 478-3351-1-ND | 0,16 dolar | 96 | 15,36 dolar |
| Adafruit Metro Mini 328 – 5V | Digi-Anahtar | 1528-1374-ND | 12,50 DOLAR | 1 | 12,50 DOLAR |
| Toplam | 65,87 $ |
Ek Tablo 1: 96 kuyulu Bir RGB ışık kılavuzu imal etmek için gereken bileşenlerin listesi.
| 384w Mikroplaka M.A.P.L.E. parça listesi |
Satıcı | Satıcı kısmı # | Madde başına maliyet | Montaj için gereken miktar | Prototip başına parça maliyeti |
| 384 iyi RGB prototip PCB | OSH Parkı | 28.38 dolar | 1 | 28.38 dolar | |
| RGB 2427 SK6805 RGB SMD LED | MOKUNGIT | SK6805 2427 | 0,09 $ | 384 | 34,20 $ |
| 0.1uF kondansatör SMD (0603) | Digi-Anahtar | 478-10679-6-ND | 0,05 $ | 384 | 18,05 DOLAR |
| Adafruit Metro Mini 328 – 5V | Digi-Anahtar | 1528-1374-ND | 12,50 DOLAR | 1 | 12,50 DOLAR |
| Toplam | 93,13 DOLAR |
Ek Tablo 2: 384 kuyulu Bir RGB ışık kılavuzu imal etmek için gereken bileşenlerin listesi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
M.A.P.L.E.'yi açık kaynak platformu olarak piyasaya süreceyerek, yardımcı program sağlayan, ancak son kullanıcının gelişen ihtiyaçlarını karşılamak için kolayca genişletilebilen bir laboratuvar aracı sunduk. Benchtop mikroplaka numune hazırlama laboratuvar ortamları geniş bir yelpazede gerçekleştirilen ortak bir görevdir ve bu görev kanıtlanabilir M.A.P.L.E gibi bir teknoloji ile geliştirilebilir.
M.A.P.L.E. platformu özellikle gelecekteki uygulamalara uyum sağlanabilirliği ile geliştirilmiştir. Her bileşen (elektronik aydınlatma paneli, firmware, GUI, muhafaza) tek tek kullanım için ayıklanabilir, büyük sistemin bir parçası olarak kullanılan veya bunların herhangi bir ara kombinasyonu. Örneğin, 3D baskılı proje muhafazası, sadece tezgah üstü boru lamanın ergonomisini geliştirmek için aydınlatma paneli olmadan kullanılabilir. Aydınlatma paneli, +5 V kontrol sinyali, +5 V kaynak ve zemin (GND) üretebilen herhangi bir sisteme bağlanabilen basit bir üç telli arayüze sahiptir. Yazılım GUI'lerinin davranışı ve yararı Python kodu kullanılarak değiştirilebilir, aydınlatma paneli devresi KiCad'da değiştirilebilir ve panelleri kontrol etmek için kullanılan mikrodenetleyici firmware Arduino IDE'de düzenlenebilir. Bu esneklik sayesinde, M.A.P.L.E. platformu gelecekteki ihtiyaçları karşılamak için genişletilebilir.
Daha önce mikroplakaların aydınlatılabilen3,4,5,6,7, M.A.P.L.E. aydınlatması için geliştirilen benzer cihazlar tamamen açık kaynak kodlu tek cihazdır. Bu, varolan işlevselliği belirli gereksinimlerini karşılamak üzere genişletmek için son kullanıcıya büyük miktarda esneklik sağlar. Bu genişletilmiş işlevsellik ek kullanıcı giriş kontrol aygıtları (ayak pedalları, düğmeler, vb. vb.) veya diğer meta veri görüntüleme aygıtları şeklinde olabilir. Aygıtın açık kaynak yapısı, aygıt üretimi, geliştirme veya destek için belirli bir satıcıya güvenilmesi nedeniyle aygıtın eskimesini önlemeye de yardımcı olur. Kullanıcılar M.A.P.L.E.'yi kompakt tek bir mikroplaka biçimlendirici cihaz olarak tutmayı veya her iki uygulamada da bu el yazmasında gösterildiği birden fazla mikroplakayı aynı anda aydınlatmak için genişletmeyi seçebilirler. Son olarak, bir M.A.P.L.E. sistemini monte etmek için gereken bileşenlerin maliyeti, önceden mevcut olan ticari çözümlerden daha düşüktür.
Sistemin olası sınırlamaları, koyu renkli bileşiklerin neden olduğu aydınlatma ve görselleştirme girişimini içerir. Örnek hazırlama işlevi aynı zamanda şu anda M.A.P.L.E.'nin USB üzerinden bir bilgisayara bağlanmasını da gerektirir. Ayrıca, ışığa duyarlı bileşikler iman eden laboratuvar süreçlerinin M.A.P.L.E. ışık duyarlı bileşik transferleri ile uzun süreli kullanımdan önce test edildiğini, ancak M.A.P.L.E.'nin dalga boylarını seçebileceğini önermekteyiz. kırmızı ışık gibi daha az eğilimli. M.A.P.L.E. ayrıca kullanıcıların istenilen özel aydınlatmayı sağlamak için mikrodenetleyiciye firmware güncellemeleri yoluyla LED rengini ve yoğunluğunu ayarlamalarına olanak tanır. LED'lerin spektral çıkışı Şekil 15'e göre sağlanmıştır, böylece kullanıcı bileşiğin ışığı emdiği bilinen dalga boylarından kaçınabilir.
M.A.P.L.E.'nin bileşenleri, fotokimya, bileşik kütüphanelerde faz ayırma veya diğer uygulamalar için işlevselliğini genişletmek için farklı dalga boyu LED'ler (örneğin, UV) ile modifiye gibi alternatif kullanımları araştırmak için yeniden kullanılabilir. Aynı şekilde, colorimetri veya emici spektroskopi, RGB çıkış değerlerini yakalamak için Şekil 15 ve kamera veya akıllı telefon uygulamasında gösterildiği gibi M.A.P.L.E.'nin belirli emisyonları ile ucuza yapılabilir. Sonuç olarak, M.A.P.L.E. örnek mikroplaka hazırlanmasını desteklemek için hemen kullanılmak üzere tasarlanmıştır, ancak açık kaynak platformu olarak diğer birçok uygulamada kullanılmak üzere uyarlanabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların, M.A.P.L.E. cihazının yapımında önerilen üretilen bileşenlerden herhangi biriyle herhangi bir mali çıkarı veya çıkar çatışması yoktur. Sunulan kaynaklar kesinlikle kullanıcının rahatlığı içindir ve alternatif kaynaklardan gelen uyumlu bileşenler gerektiği gibi kullanılabilir.
Acknowledgments
Yazarlar Lina DeLuca, Fakhar Singhera, Hannah Williams, Lynn Deng, Osinachi Nwosu ve Sarah Wachtman M.A.P.L.E. platformu test yardımiçin kabul etmek istiyorum.
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).
