Automatisiertes Pipettierenist eine der effektivsten Möglichkeiten, menschliche Fehler zu minimieren, Präzision und Genauigkeit zu erhöhen und Laborabläufe zu beschleunigen. Die Entscheidung über die unverzichtbaren Komponenten für eine erfolgreiche Workflow-Automatisierung im Liquid Handling hängt jedoch von Ihren Zielen und Anwendungen ab. Dieser Artikel erläutert einige der wichtigsten Punkte bei der Auswahl einer Liquid-Handling-Plattform für Ihr Labor.
Die Automatisierung des Pipettierens ist ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Laborabläufe. Sie trägt zu einer höheren Reproduzierbarkeit, einem höheren Durchsatz und einer geringeren Fehlerquote bei. Labore sind für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Probenvorbereitung, DNA-Extraktion, zellbasierte Assays und ELISAs, auf automatisierte Liquid-Handling-Technologien angewiesen. Diese Plattformen stellen eine langfristige Investition dar und sollten nicht nur nach den aktuellen, sondern auch nach den potenziellen zukünftigen Anforderungen des Labors ausgewählt werden. So wird sichergestellt, dass die richtige Plattform gewählt wird, die dem Labor viele Jahre lang zuverlässig zur Verfügung steht.
Erste Schritte
Bevor Sie Entscheidungen treffen, werfen Sie einen genauen Blick auf die zu automatisierenden Prozesse:
Beginnen Sie mit einem robusten Prozess?
Die Automatisierung der Flüssigkeitshandhabung kann einen manuellen Arbeitsablauf erheblich verbessern, kann aber einen Test nicht verbessern, der nicht bereits funktioniert. Zerlegen Sie Ihren Arbeitsablauf in einzelne Schritte und berücksichtigen Sie die potenziellen Auswirkungen jedes einzelnen auf den Gesamtablauf. Beispielsweise bedeutet die Umstellung eines Tests von einem manuell pipettierten, röhrchenbasierten Format auf einen automatisierten, plattenbasierten Arbeitsablauf mit höherer Dichte, dass die Proben und Reagenzien deutlich länger auf dem Deck verbleiben. Wie könnte sich dies auf die Integrität Ihrer Proben und Reagenzien auswirken?
Wie werden sich Ihre Bedürfnisse ändern?
Um Geld zu sparen, mag es verlockend sein, in ein System zu investieren, das nur den aktuellen Bedarf Ihres Labors deckt. Langfristig könnten Sie jedoch Verluste machen. Überlegen Sie, welche Elemente unverzichtbar und welche wünschenswert wären. Ein gutes automatisiertes Liquid-Handling-System sollte rekonfigurierbar sein, damit Sie bei veränderten Anforderungen neue Anwendungen und Arbeitsabläufe integrieren können. Mit einem flexiblen, modularen System lassen sich viele Elemente Ihrer aktuellen Arbeitsabläufe umfunktionieren und erweitern.
Gibt es eine Standardlösung, die Ihren Anforderungen entspricht?
Einige spezialisierte Workstations wurden mit bewährten Protokollen für spezifische Anwendungen wie DNA-Extraktion, Probenvorbereitung und Zellkultur optimiert. Dies könnte Ihren Auswahlprozess erheblich vereinfachen und dennoch eine nützliche Kernkomponente für die zukünftige Integration in ein größeres System darstellen. Standardlösungen, die auf zukünftige Integration und Flexibilität ausgelegt sind, sind starren, geschlossenen Plattformen vorzuziehen.
Wie viel Platz haben Sie und nutzen Sie ihn effizient?
Platz ist oft ein kostbares Gut. Die meisten Liquid-Handling-Systeme sind mittlerweile Mehrbenutzersysteme, was die Anforderungen an Flexibilität und innovative Raumnutzung erhöht. Erwägen Sie die Wahl einer automatisierten Plattform, die Zugang zum Raum unter dem Arbeitstisch bietet, um beispielsweise zusätzliche Analyse- oder Probenvorbereitungsgeräte usw. zu erreichen.
Wie einfach ist die Wartung und Instandhaltung?
Vernachlässigen Sie Wartung und Instandhaltung nicht. Einfacher Zugang für Techniker kann Ausfallzeiten und Störungen Ihres Arbeitsablaufs reduzieren.
Auswahl der richtigen Hardware
Ob Sie in der Genomik, Zellbiologie, Arzneimittelforschung, Molekulardiagnostik oder einem ganz anderen Bereich arbeiten – das richtige Liquid-Handling-System kann Ihnen die Arbeit erheblich erleichtern. Wichtige Überlegungen sind:
Luft- oder Flüssigkeitsverdrängungspipettieren?
Die Luftverdrängung eignet sich ideal für die Dosierung über einen großen Volumenbereich von 0,5 bis 1.000 μL. Obwohl nur mit Einwegspitzen kompatibel, erhöht sie Geschwindigkeit und Produktivität, da die zusätzlichen Schritte beim Flüssigkeitsverdrängungspipettieren beim Flüssigkeitswechsel oder Spülen des Systems entfallen. Sie reduziert außerdem das Risiko einer Kreuzkontamination und ermöglicht einen sicheren Umgang mit radioaktiven oder biologisch gefährlichen Stoffen.
Die Flüssigkeitsverdrängung ist sowohl mit festen als auch mit Einwegspitzen kompatibel und wird bevorzugt für Mehrfachdispensiervolumina unter 5 μl eingesetzt. Waschbare feste Stahlspitzen eignen sich ideal für Anwendungen, bei denen Röhrchen durchstochen werden müssen oder Überdruckpipettieren erforderlich ist. Für maximale Flexibilität empfiehlt sich ein System mit Luft- und Flüssigkeitsverdrängung.
Mit welchen Mengen und Formaten arbeiten Sie?
Stellen Sie sicher, dass die Plattform die erforderlichen Pipettiervolumina und die in Ihrem Labor üblichen Laborgefäßformate (Röhrchen und Platten) verarbeiten kann. Überlegen Sie auch, ob die Automatisierung die Verwendung kleinerer Proben- und Reagenzienvolumina ermöglicht und so Kosteneinsparungen ermöglicht.
Welche Pipettierarme sollten Sie wählen?
Die wichtigsten Typen sind 1) Pipetten mit variablem Kanal – in der Regel 1- bis 8-Kanal – für die Handhabung von Röhrchen, Platten und vielen anderen Laborgefäßen; und 2) Mehrkanalarme, die speziell für die Dosierung in Mehrwellplatten entwickelt wurden. Moderne Systeme ermöglichen den spontanen Wechsel von Pipettierköpfen oder Adapterplatten – eine sinnvolle Wahl für Protokolle mit vielen verschiedenen Zubehörteilen wie festen Nadeln, Einwegspitzen, kleinvolumigen Nadelwerkzeugen usw.
Brauchen Sie Roboterarmefürzusätzliche Flexibilität?
Robotergreifarme bieten maximale Flexibilität beim Bewegen von Laborgeräten auf der Arbeitsfläche. Roboterarme, die ihre „Finger“ schnell wechseln können, gewährleisten maximale Flexibilität und einen sicheren Griff sowohl für Röhrchen als auch für Platten.
Welcher Pipettenspitzentyp maximiert die Reproduzierbarkeit?
Die Qualität der Spitzen ist entscheidend für die Reproduzierbarkeit und kann über die Systemleistung entscheiden. Einwegspitzen gelten oft als die beste Wahl, um Kreuzkontaminationen zwischen biologischen Proben zu vermeiden. Einige Anbieter bieten mittlerweile auch spezielle Spitzen für geringe Volumina an, die für die zuverlässige Dosierung im Mikroliter- oder Submikroliterbereich validiert sind, wie sie für Anwendungen wie die Miniaturisierung von Assays erforderlich ist. Erwägen Sie den Kauf von Pipettenspitzen der Eigenmarke des Automatisierungsanbieters, um die zuverlässigsten Ergebnisse zu erzielen.
Instrumente mit festen Spitzen bieten möglicherweise Vorteile hinsichtlich der Betriebskosten. Feste Stahlnadeln erreichen oft den Boden tiefer Gefäße besser als Einwegspitzen und können auch Septen durchstechen. Optimal konzipierte Spitzenwaschstationen reduzieren das Risiko einer Kreuzkontamination bei diesem Aufbau.
Sie benötigen garantiert sterile Tips?
Um das Kontaminationsrisiko zu minimieren, verwenden Sie ausschließlich Verbrauchsmaterialien mit der Kennzeichnung „steril“. Diese werden unter strengen Bedingungen hergestellt und entsprechen den Verpackungs- und Transportstandards, die die Sterilität der Spitzen bis zum Labortisch gewährleisten. Produkte mit der Kennzeichnung „vorsteril“ sind zwar beim Verlassen des Herstellers steril, bieten später aber ein hohes Kontaminationsrisiko.
Software ist wichtig
Software bildet die Schnittstelle zu der Person, die die Instrumente einrichtet und bedient. Ihr Design bestimmt, wie einfach die Programmierung und Interaktion mit dem System ist, um Arbeitsabläufe zu konfigurieren, Prozessparameter einzustellen und Entscheidungen zur Datenverarbeitung zu treffen. Es hat auch direkten Einfluss darauf, wie viel Schulung erforderlich ist, um das System sicher zu bedienen. Sofern Sie keinen eigenen Softwaretechniker haben, kann schlecht konzipierte Software, egal wie leistungsfähig, dazu führen, dass Sie vom Anbieter oder einem externen Spezialisten abhängig sind, um maßgeschneiderte Protokolle zu entwickeln, Probleme zu beheben und selbst einfachste Programmieränderungen vorzunehmen. In vielen Laboren ist der Systembediener kein Programmierexperte, und die meisten IT-Teams befassen sich nicht direkt mit Instrumentensteuerungssoftware. Daher müssen Sie möglicherweise auf die Verfügbarkeit externer Berater warten, was die Produktivität erheblich beeinträchtigt und Projektzeitpläne gefährdet.
Zu beachtende Punkte
Zu den wichtigsten Fragen, die Sie bei der Bewertung von Liquid-Handling-Systemsoftware stellen sollten, zählen:
- Können Bediener im täglichen Betrieb mit einem Touchscreen interagieren?
- Verfügt der Anbieter über eine Bibliothek vorhandener Protokolle, um die Programmierung zu vereinfachen?
- Welche Softwareintegrationsmöglichkeiten gibt es für Geräte von Drittanbietern?
- Welchen Umfang hat die vom Anbieter angebotene Gerätetreiberbibliothek?
- Hat der Anbieter Erfahrung mit LIMS-Schnittstellen?
- Wäre es für Sie kein Problem, das System selbst zu programmieren?
- Wie einfach ist es für Bediener, ihre Läufe ohne Programmierkenntnisse einzurichten?
- Welche Funktionen – beispielsweise anpassbare grafische Ladehilfen – benötigen Sie und sind diese verfügbar?
- Ist es einfach, die Software neu zu konfigurieren, wenn das System einem anderen Zweck zugeführt wird?
- Kann der Anbieter zur Gewährleistung der Cybersicherheit beitragen?
Rückverfolgbarkeit der Proben
Die vollständige Rückverfolgbarkeit von Proben kann für die Einhaltung von Qualitätsstandards und Richtlinien unerlässlich sein. Barcode-Etikettierung und entsprechende Software vereinfachen die Nachverfolgung von Proben und Verbrauchsmaterialien und verhindern den Verlust der Rückverfolgbarkeit. Automatisierte Etikettier- und Nachverfolgungslösungen bieten außerdem folgende Vorteile:
- Geben Sie den Standort der Laborgeräte auf dem Deck und in den Lagereinheiten an
- Stellen Sie sicher, dass die Barcode-Etiketten ordnungsgemäß angebracht sind und korrekt gelesen werden können
- Beschleunigen Sie das Lesen von Barcodes und die Probenentnahmeprozesse und optimieren Sie die Integration von Middleware und LIMS.
Die Möglichkeit einzugreifen
Fehler passieren schnell, sind aber nicht immer so leicht zu beheben. Vielen Automatisierungssystemen fehlen Start-/Stopp- oder Rückgängig-Funktionen. Das kann bedeuten, dass ein Programm neu gestartet werden muss, wenn Sie etwas falsch eingegeben oder einen Prozess angehalten haben. Suchen Sie nach einem intelligenten Automatisierungssystem, das Fehler erkennt, versteht, meldet und behebt. Es verfügt über eine Start-/Stopp-Funktion, die dem Bediener während eines Laufs eine sichere und einfache Interaktion mit dem Arbeitsbereich des Geräts ermöglicht.
Zusammenfassung
Automatisiertes Liquid Handling kann viele mühsame Aufgaben eliminieren, die Produktivität steigern und wertvolle Zeit für wichtigere Aufgaben freisetzen – allerdings nur mit den richtigen Lösungen. Die sorgfältige Berücksichtigung der in diesem Artikel besprochenen Punkte hilft Laboren bei der richtigen Wahl, um die Vorteile des automatisierten Liquid Handlings zu nutzen und die Arbeit einfacher und produktiver zu gestalten.
Veröffentlichungszeit: 10. Mai 2022