Микропланшет
Микропланшет , также известный как микротитровальный планшет , микролуночный планшет или мультилуночный планшет . [ 1 ] представляет собой плоскую пластину с несколькими «лунками», используемую в качестве небольших пробирок. Микропланшет стал стандартным инструментом в лабораториях аналитических исследований и клинической диагностики. Очень часто используется иммуноферментный анализ (ИФА), который является основой большинства современных медицинских диагностических исследований на людях и животных.
Микропланшет обычно имеет 6, 12, 24, 48, 96, 384 или 1536 лунок для образцов, расположенных в прямоугольной матрице 2:3 . Некоторые микропланшеты были изготовлены с 3456 или 9600 лунками, а также был разработан продукт «матричная лента», который представляет собой непрерывную полоску микропланшетов, оттиснутую на гибкой пластиковой ленте. [ 2 ]
Каждая лунка микропланшета обычно содержит от нескольких десятков нанолитров. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] до нескольких миллилитров жидкости. Их также можно использовать для хранения сухого порошка или в качестве стеллажей для вставок стеклянных трубок. Колодцы могут быть как круглыми, так и квадратными. Для комплексного хранения предпочтительны квадратные колодцы с плотно прилегающими силиконовыми крышками. Микропланшеты можно хранить при низких температурах в течение длительного времени, нагревать для увеличения скорости испарения растворителя из лунок и даже термосваривать фольгой или прозрачной пленкой. Микропланшеты со встроенным слоем фильтрующего материала были разработаны в начале 1980-х годов несколькими компаниями, и сегодня существуют микропланшеты практически для любого применения в исследованиях в области медико-биологических наук, включая фильтрацию, разделение, оптическое обнаружение, хранение, реакционное смешивание, культивирование клеток и выявление противомикробной активности. [ 7 ]
Огромный рост исследований целых живых клеток привел к появлению совершенно новой линейки продуктов для микропланшетов, которые « обрабатываются тканевой культурой » специально для этой работы. Поверхности этих продуктов модифицируются с помощью разряда кислородной плазмы , чтобы сделать их поверхности более гидрофильными , чтобы прикрепившимся клеткам было легче расти на поверхности, которая в противном случае была бы сильно гидрофобной .
Ряд компаний разработали роботов специально для работы с микропланшетами. Этими роботами могут быть устройства для работы с жидкостями, которые аспирируют или распределяют жидкие образцы из этих планшетов или в них, или «перемещатели планшетов», которые транспортируют их между инструментами, укладчики планшетов, которые хранят микропланшеты во время этих процессов, гостиницы для планшетов для длительного хранения, моечные машины для планшетов для обработки. планшеты, устройства для термосварки пластин для наложения термосварок, устройства для снятия термосварок или инкубаторы для микропланшетов для обеспечения постоянной температуры во время тестирования. Компании, производящие приборы, разработали считыватели планшетов , которые могут обнаруживать определенные биологические, химические или физические явления в образцах, хранящихся на этих планшетах. специализированный считыватель планшетов , который может выполнять контроль качества содержимого лунок микропланшета, способный идентифицировать пустые лунки, заполненные лунки и осадок. Также был разработан [ 8 ]
Производство и состав
[ редактировать ]Наиболее распространенным производственным процессом является литье под давлением с использованием таких материалов, как полистирол, полипропилен и циклоолефин, для различных температур и химической стойкости. Стекло также является возможным материалом, а вакуумную формовку можно использовать со многими другими пластиками, такими как поликарбонат.
Микропланшеты изготавливаются из различных материалов:
- Полистирол (ПС) является наиболее распространенным и используется для изготовления микропланшетов оптического обнаружения высокой четкости. Он может быть окрашен в белый цвет за счет добавления диоксида титана для обнаружения оптического поглощения или люминесценции или в черный цвет за счет добавления углерода для флуоресцентных биологических анализов. Но он имеет плохую устойчивость к органическим растворителям.
- Полипропилен (ПП) используется для изготовления пластин, подверженных значительным изменениям температуры, например, хранению при температуре -80 °C и термоциклированию. Он обладает превосходными свойствами для длительного хранения новых химических соединений и высокой устойчивостью к органическим растворителям.
- Циклоолефины (ЦОК) в настоящее время используются для создания микропланшетов, пропускающих ближний ультрафиолетовый свет, что позволяет применять их, например, при анализе белков посредством измерения оптической плотности при длине волны 280 нм . Однако COC имеет плохую устойчивость к органическим растворителям и несовместим с высокими температурами.
- Поликарбонат (ПК) дешев и его легко формовать, и он использовался для изготовления одноразовых микропланшетов для полимеразной цепной реакции метода (ПЦР) амплификации ДНК .
- Стекло или кварц также, хотя и реже и довольно дорого, используются для изготовления микропланшетов для специальных применений, которые требуют чрезвычайной устойчивости к органическим растворителям и/или поверхностных свойств стекла или ультрафиолетовый свет . способности кварца пропускать
Композитные микропланшеты, включая планшеты с фильтрующим дном, планшеты для твердофазной экстракции (ТФЭ) и даже некоторые усовершенствованные конструкции планшетов для ПЦР, используют множество компонентов и/или материалов, которые формуются отдельно, а затем собираются в готовый продукт. Планшеты для ELISA теперь можно собирать из двенадцати отдельных стрипов по восемь лунок, что упрощает лишь частичное использование планшета.
Форматы и усилия по стандартизации
[ редактировать ]Микропланшеты производятся с одинаковой стандартизированной площадью, [ 9 ] [ 10 ] но с использованием различных форматов (см. таблицу ниже), материалов (см. раздел выше ), высоты планшета, количества лунок, формы лунок и высоты дна лунок, при этом некоторые из этих характеристик более различаются между производителями, чем другие (см. раздел ниже). ).
| колодцы | объем ( мл ) | |
|---|---|---|
| число | договоренность | |
| 6 | 2×3 | 2 – 5 |
| 12 | 3×4 | 2 – 4 |
| 24 | 4×6 | 0.5 – 3 |
| 48 | 6×8 | 0.5 – 1.5 |
| 96 | 8×12 | 0.1 – 0.3 |
| 384 | 16×24 | 0.03 – 0.1 |
| 1536 | 32×48 | 0,005 – 0,015; Использование в UHTS (Ultra HTS) |
| 3456 | 48×72 | 0,001 – 0,005; Использование в UHTS (Ultra HTS). |
Существуют также менее распространенные планшеты на 192 и 768 лунок. [ 11 ]
-
24-луночный -
48-ну -
96-ну -
384-ну
Усилия по стандартизации
[ редактировать ]Попытка стандартизировать микропланшеты была предпринята Обществом биомолекулярных наук с использованием стандартов ANSI (ANSI/SBS 1-2004, ANSI/SBS 2-2004, ANSI/SBS 3-2004, ANSI/SBS 4-2004). [ 12 ] Эти стандарты были обновлены и теперь известны как стандарты ANSI SLAS .
Площадь основания и фланец (стандартизированные)
[ редактировать ]Стандарты микропланшетов ANSI SLAS определяют площадь основания и геометрию нижнего фланца. Эти посадочные места и фланцы обычно строго соблюдаются всеми производителями микропланшетов:
- Стандарт занимаемой площади [ 9 ] [ 10 ] (127,76 мм × 85,48 мм ± 0,5 мм)
- Фланец стандартный [ 13 ] [ 14 ]
Угловая выемка
[ редактировать ]Хотя угловой вырез (также известный как фаска) показан в углу A1 (верхний левый) на чертежах ANSI SLAS, и многие микропланшеты реализуют этот угловой вырез A1, на самом деле «количество и расположение фасок(ов) не являются обязательными». , [ 13 ] [ 14 ] поэтому на практике наличие или отсутствие угловых надрезов в дополнительных углах (т. е. в левом нижнем углу) является запатентованной реализацией, которая вызывает трудности с перекрестной совместимостью аксессуаров, например, с крышками микропланшетов , которые также могут иметь соответствующий угловой вырез.
Положение скважины (стандартизированное)
[ редактировать ]Положение лунок также стандартизировано, но только для 96-, 384- и 1536-луночных планшетов. Производители обычно соблюдают следующие правила:
96-луночные планшеты имеют расстояние между лунками 9 мм, 384-луночные — 4,5 мм и 1536-луночные — 2,25 мм. Примечательной особенностью является то, что массив лунок является симметричным, когда пластина повернута на 180° вокруг оси Z (ось высоты). Таким образом, научные инструменты, в которых используются микропланшеты, могут принимать пластину в одной из двух повернутых ориентаций - либо «правильной», либо повернутой на 180°.
Другие варианты, такие как планшеты с 24 лунками, не рассматриваются в стандарте, но существует де-факто стандарт для реализации на 24 лунках путем применения того же коэффициента масштабирования, что и при переходе с 384 на 96 лунок, т. е. 24 лунки имеют Расстояние 18 мм.
Ну форма
[ редактировать ]Примечательно, что форма и диаметр колодца не стандартизированы и имеют несколько собственных реализаций. Это вызывает трудности с перекрестной совместимостью аксессуаров, например, с подставками для микропланшетов .
Лунки внутри микропланшета доступны в различных формах:
- Круглый колодец
- Квадратный колодец
Колодцы также имеют разную геометрию на дне колодца:
- через лунку ) оптического считывателя планшетов F-дно: плоское дно (совместимо с измерениями
- V-образное дно: V-образное дно ( коническое для круглых лунок, квадратная пирамида для квадратных лунок; улучшает аспирацию небольших объемов жидкости)
- U-образное дно: U-образное дно ( полусфера ; улучшает аспирацию небольших объемов жидкости)
- C-Bottom: дно с минимальными закругленными краями.
В частности, круглые колодцы часто бывают нескольких диаметров:
- 6,96 мм [ 17 ]
- 8,3 мм
Высота нижней части скважины
[ редактировать ]Самым последним дополнением к стандартам микропланшетов ANSI SLAS стало включение стандарта на дно лунки. Однако в стандарте указаны определения и методы испытаний только для «Изменения высоты забоя лунки микропланшета (WBE)», «Изменения высоты забоя скважины (WBEV)» и «Изменения высоты забоя внутри скважины (IWBEV)», но в нем не указано предпочтительное значение или пределы для этих определений размеров. Таким образом, все значения высоты забоя скважин в настоящее время являются собственными разработками и не имеют четкого фактического стандарта. Отсутствие стандартизации может вызвать трудности с такими приложениями, как автоматическое введение иглы автосамплера .
Стандартная высота микропланшета
[ редактировать ]Также определяется высота стандартного микропланшета, однако производители иногда не соблюдают ее, даже если они соблюдают стандарты занимаемой площади и фланцев.
Варианты микропланшетов увеличенной высоты
[ редактировать ]Существуют также микропланшеты с глубокими лунками, которые иногда называют «блоками». В отличие от плит нормальной высоты, стандарт высоты ANSI SLAS 2-2004, [ 22 ] не определяет стандартную высоту планшетов (блоков) с глубокими лунками. Планшеты с глубокими лунками обычно имеют де-факто стандартную высоту 44 мм.
Резервуарные пластины также имеются в продаже. [ 23 ] Планшеты-резервуары имеют столбцы лунок (как в планшетах с 96 лунками, 24 лунками и т. д.), которые объединены в отдельные лунки, что обеспечивает дополнительный объем для многоканальных пипеток. Как и планшеты или блоки с глубокими лунками, они часто имеют де-факто стандартную высоту 44 мм.
Юбки
[ редактировать ]Микропланшеты, используемые для ПЦР, имеют значительно меньшую толщину стенок, чем стандартные микропланшеты ANSI/SLAS (чтобы обеспечить лучшую теплопроводность ), и выпускаются в нескольких различных типах «юбок»: с полной юбкой, полуюбкой или полуюбкой. с юбкой, без юбки и без юбки. Юбка аналогична опорной поверхности и фланцу стандартов ANSI/SLAS, поэтому, хотя большинство микропланшетов для ПЦР с полной юбкой могут соответствовать ANSI/SLAS, другие отклонения, такие как полуюбка и другие, не соответствуют стандартам ANSI/SLAS.
История
[ редактировать ]
Самый ранний микропланшет был создан в 1951 году венгром доктором Дьюлой Такаци , который обработал шесть рядов по 12 «луночек» из люцита . [ 11 ] [ 24 ] [ 25 ] Впоследствии доктор Джон Луи Север модифицировал венгерский дизайн в 96-луночный планшет, который он опубликовал в 1962 году. [ 26 ] Однако широкое использование микропланшетов началось в конце 1980-х годов, когда Джон Лайнер представил формованную версию. К 1990 году существовало более 15 компаний, производивших широкий ассортимент микропланшетов с различными характеристиками. По оценкам, только в 2000 году было использовано 125 миллионов микропланшетов. [ 27 ] Слово «Микротитр» является зарегистрированной торговой маркой Thermo Electron OY ( торговая марка США 754,087 ).
Другие торговые названия микропланшетов включают Viewplate и Unifilter (представленные в начале 1990-х годов компанией Polyfiltronics и продаваемые компанией Packard Instrument, которая сейчас является частью PerkinElmer).
В 1996 году Общество биомолекулярного скрининга (SBS), позже известное как Общество биомолекулярных наук, начало инициативу по созданию стандартного определения микропланшета. Серия стандартов была предложена в 2003 году и опубликована Американским национальным институтом стандартов (ANSI) от имени SBS. Стандарты регулируют различные характеристики микропланшета, включая расположение лунок (но не форму, глубину и диаметр), а также свойства планшетов, что обеспечивает совместимость микропланшетов, приборов и оборудования от разных поставщиков и особенно важно для автоматизации лабораторий . В 2010 году Общество биомолекулярных наук объединилось с Ассоциацией по автоматизации лабораторий (ALA) и образовало новую организацию — Общество по автоматизации лабораторий и скринингу (SLAS). Отныне стандарты микропланшетов известны как стандарты ANSI SLAS.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Медицинские научные инструменты» . Архивировано из оригинала 6 февраля 2011 г. Проверено 6 февраля 2011 г.
- ^ Элейн Мэй (15 июня 2007 г.). <date>/url=http://www.genengnews.com/articles/chtitem.aspx?tid=2136 «Лента-матрица для миниатюрного генотипирования» . Новости генной инженерии и биотехнологии . Мэри Энн Либерт, Inc. с. 22. Архивировано из оригинала 24 февраля 2009 г. Проверено 6 июля 2008 г.
(подзаголовок) Обработка сотен эквивалентов микропланшетов без сложного оборудования для обработки планшетов
- ^ Линдстрем, Сара; Эрикссон, Малин; Вазин, Тандис; Сандберг, Джулия; Лундеберг, Йоаким; Фризен, Йонас; Андерссон-Сван, Хелен (1 января 2009 г.). «Микролуночный чип высокой плотности для культивирования и анализа стволовых клеток» . ПЛОС ОДИН . 4 (9): e6997. Бибкод : 2009PLoSO...4.6997L . дои : 10.1371/journal.pone.0006997 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 2736590 . ПМИД 19750008 .
- ^ Вейбулл, Эмили; Антипас, Харис; Кьелл, Питер; Браунер, Аннели; Андерссон-Сван, Хелен; Рихтер-Дальфорс, Агнета (1 сентября 2014 г.). «Бактериальные нанокультуры для фенотипического мультиплексного тестирования чувствительности к антибиотикам» . Журнал клинической микробиологии . 52 (9): 3310–3317. дои : 10.1128/JCM.01161-14 . ISSN 1098-660X . ПМЦ 4313156 . ПМИД 24989602 .
- ^ Линдстрем, Сара; Ларссон, Рольф; Сван, Хелен Андерссон (01 марта 2008 г.). «На пути к высокопроизводительному культивированию и анализу отдельных клеток/клонов». Электрофорез . 29 (6): 1219–1227. дои : 10.1002/elps.200700536 . ISSN 0173-0835 . ПМИД 18288779 . S2CID 25258352 .
- ^ Антипас, Х.; Весес-Гарсия, М.; Вейбулл, Э.; Андерссон-Сван, Х.; Рихтер-Дальфорс, А. (2018). «Универсальная платформа для селекции и фенотипического скрининга бактериальных мутантов с высоким разрешением с использованием предметного стекла с нанолунками» . Лаборатория на чипе . 18 (12): 1767–1777. дои : 10.1039/c8lc00190a . ISSN 1473-0197 . ПМЦ 5996734 . ПМИД 29781496 .
- ^ Инглин, Рафаэль К. (2015). «Высокопроизводительный скрининг антибактериальной и противогрибковой активности видов Lactobacillus». Журнал микробиологических методов . 114 (июль 2015 г.): 26–29. дои : 10.1016/j.mimet.2015.04.011 . ПМИД 25937247 .
- ^ Байаржон П., Скампавиа Л., Эйнстедер Р., Ходдер П. (2011). «Мониторинг качества библиотеки соединений HTS с помощью инструмента получения и обработки изображений высокого разрешения» . J Lab Autom . 16 (3): 197–203. дои : 10.1016/j.jala.2011.02.004 . ПМЦ 3417353 . ПМИД 21609702 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 1-2004 — Размеры основания для микропланшетов» . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 1-2004 — Размеры основания для микропланшетов» (PDF) . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б Микрочипы и микропланшеты: применение в биомедицинских науках . Йе, С. (Шу), 1961-, Дэй, Ян Н.М. Оксфорд, Великобритания: BIOS. 2003. ISBN 978-1-85996-074-5 . OCLC 51032550 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Общество биомолекулярных наук (Hrsg.): Рабочая группа по стандартам микропланшетов - Опубликованные стандарты . получено: 12 февраля 2009 г.
- ^ Перейти обратно: а б СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 3-2004 — Размеры нижнего наружного фланца» . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 3-2004 — Размеры нижнего наружного фланца» (PDF) . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 4-2004 – Позиции лунок для микропланшетов» . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 4-2004 — Расположение лунок для микропланшетов» (PDF) . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ Био-Один, Грейнер. «Чертеж клиента — 96-луночный микропланшет, ПП» (PDF) . Проверено 21 апреля 2023 г.
- ^ СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 6-2012 – Высота дна лунки для микропланшетов» . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 6-2012 — Высота дна лунки для микропланшетов» (PDF) . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 2-2004 – Размеры по высоте микропланшетов» . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ СЛАС, АНСИ. «ANSI SLAS 2-2004 — Размеры по высоте микропланшетов» (PDF) . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ СЛАС, АНСИ. «Размеры высоты микропланшетов» (PDF) . Проверено 20 апреля 2023 г.
- ^ «Резервуарные микропланшеты» . Аджилент.
- ^ Фаркас Э. (27 июля 1992 г.). «Микротитрование в серологии и вирусологии – классический комментарий Такаци Г. по использованию спиральных петель в серологических и вирусологических микрометодах». (PDF) . Текущее содержание/Науки о жизни (30): 10.
- ^ Такацы Г (1950). «Быстрый и точный метод серийных разведений». Продавать Вы знаете медицину . 5 : 393–7.
- ^ Север, Джон Луи (1 марта 1962 г.). «Применение микротехники для серологических исследований вирусов». Журнал иммунологии . 88 (3): 320–329. дои : 10.4049/jimmunol.88.3.320 .
- ^ Маннс, Рой (1999). История микропланшетов (2-е изд.).
Внешние ссылки
[ редактировать ]