Automatisierte Flüssigkeitshandhabungbezieht sich auf den Einsatz automatisierter Systeme anstelle von manueller Arbeit zum Transfer von Flüssigkeiten zwischen Standorten. In biologischen Forschungslaboren reichen die Standard-Flüssigkeitstransfervolumina von0,5 μl bis 1 ml, obwohl in einigen Anwendungen Transfers im Nanoliterbereich erforderlich sind. Automatisierte Flüssigkeitshandhabungssysteme variieren in Größe, Komplexität, Leistung und Kosten.
Von der manuellen zur automatisierten Flüssigkeitshandhabung
Das grundlegendste Werkzeug ist dasmanuelle Pipette— ein Handgerät, das für jeden Schritt (Aspiration und Dispensierung) wiederholte Benutzereingriffe erfordert. Längerer Gebrauch kann zu Verletzungen durch wiederholte Belastung führen, wieKarpaltunnelsyndrom.
Elektronische Pipettenstellen den nächsten Evolutionsschritt dar. Sowohl manuelle als auch elektronische Pipetten können einstellbare/feste Volumina und 1–16 Kanäle haben. Elektronische Mehrkanalpipetten erhöhen zwar den Durchsatz im Vergleich zu manuellen Einkanalpipetten, bleiben aber durch menschliches Zutun begrenzt.Automatische SpenderDies lässt sich überwinden, indem Flüssigkeit gleichzeitig in alle Vertiefungen einer Mikroplatte (z. B. 96- oder 384-Well-Platten) verteilt wird.
Moderne Laboruntersuchungen erfordern oft mehrstufige „Arbeitsabläufe“.Automatisierte Liquid-Handling-ArbeitsplätzeIntegrieren Sie Module (z. B. Schüttler, Heizgeräte) und Software, um komplexe Protokolle auszuführen.
- Einstiegssystemesind kompakt mit benutzerfreundlicher Software, aber eingeschränkter Flexibilität.
- Fortschrittliche Systemeunterstützt modulare Upgrades, erweiterte Arbeitsabläufe und die Integration mit anderen Laborgeräten.
Zu den wichtigsten Faktoren bei der Auswahl der Liquid-Handling-Technologie gehören:
(i) Durchsatz, (ii) Komplexität des Arbeitsablaufs, (iii) Budget, (iv) Laborfläche, (v) Kontrolle der Sterilität/Kreuzkontamination, (vi) Rückverfolgbarkeit, (vii) Präzision.
Präzision im automatisierten Liquid Handling
Die Präzision hängt von den Flüssigkeitseigenschaften, der Pipettiertechnik und (bei manuellen Systemen) dem Geschick des Anwenders ab. Zu den Flüssigkeitseigenschaften, die von Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit beeinflusst werden, gehören:
- Viskosität(Fließverhalten)
- Dichte(Masse/Volumeneinheit)
- Adhäsion/Kohäsion(Klebrigkeit)
- Oberflächenspannung
- Dampfdruck
Fortschrittliche Systeme passen Parameter an, um diese Eigenschaften zu berücksichtigen:
(i) Ansaug-/Abgabegeschwindigkeit,
(ii) Luftspalte (Ausblasen/Luftverdrängung),
(iii) Verweilzeit vor der Aspiration,
(iv) Geschwindigkeit des Spitzenrückzugs.
Wichtige Pipettiertechnologien
Klassifiziert nach Flüssigkeitsantriebsmechanismen:
- Luftverdrängung
- Flüssigkeitsverdrängung
- Verdrängung
- Akustiktechnologie
Evolutionszeitleiste
Manuelle Pipette (Einkanal) → Manuelle Pipette (Mehrkanal) → Elektronische Pipette → Automatischer Dispenser → Einstiegs-Workstation → Modulare automatisierte Workstation
| Pipettiertechnologie | Hauptmerkmale | Primäre Anwendungen |
| Luftverdrängung | Luftpolster trennt den beweglichen Kolben von der Probe | Hochstabil für Volumina im Bereich von 0,5–1.000 μl |
| Flüssigkeitsverdrängung | Luftpolster trennt Systemflüssigkeit von der Probe | Wird normalerweise mit festen, abwaschbaren Edelstahlspitzen verwendet; ideal für Schritte, die durchstochene Rohre erfordern |
| Verdrängung | Direkter Kontakt zwischen bewegtem Kolben und Probe | Bevorzugt für hochviskose und flüchtige Proben |
| Akustiktechnologie | Kontaktloser Flüssigkeitstransfer mittels akustischer Energie (Schallwellen) | Ultrakleine Volumina (bis in den Nanoliterbereich) |
Veröffentlichungszeit: 12. Mai 2025