使用中心OT-2的粘性液体处理自动化

分子分析需要精确的移液试剂和具有不同性质的样品——包括粘性的那些可以堵塞尖端,分布不均匀和复杂的再现性。这个Opentrons OT-2是一个自动液体处理机器人,能够去除这些困难的液体。属性中的默认参数Opentron协议PythonAPI优化了高效和准确的处理水试剂。常用的试剂在粘度、蒸发速率和表面张力等性能方面都有所不同。这些固有的液体特性需要改变的默认协议参数,以满足对给定工作流的最佳处理。本应用程序说明重点关注最佳基于使用基于计算机视觉的方法和重量方法进行的测试,使用中心OT-2自动处理粘性液体的实践。

粘性液体
粘性液体具有不同的流变特性,如不同的密度(例如,油性低,但甘油性高),不同的表面张力(例如。肥皂液含量较低,但汞含量较高),粘性等。我们将粘性液体分类,如蜂蜜、甘油和油,可能需要专门的移液参数。

表1:粘性液体的表征根据其分子结构、蒸汽压和表面张力的不同。

粘性液体的表征

糖化液体
糖基化液体由糖组成,对移液管尖端壁具有较高的附着力,且相对较高与表1中提到的其他粘性液体类别相比的粘结力。这些液体的粘度随稀释程度的不同而不同。由于这些液体粘在尖端,减缓了抽吸后取出尖端的速度,并从液体中分配,有助于避免气泡、液滴的形成,以及清洁的抽吸和分配。

挥发性粘稠液体
挥发性粘性液体是甘油/聚乙二醇和挥发性溶剂如乙醇或异丙醇原型的一种混合物。甘油/聚乙二醇的加入增加了粘度,而挥发性溶剂增加了蒸汽压。因此,移液管这样液体时,用户可以使用默认的吸入流量用于水。然而,分配流量需要是减少的为了抵消由于较高的蒸汽压而造成的滴液问题,在吸入后增加一个气隙是必要的,以确保准确的移液。

粘性表面活性剂液体
粘性表面活性剂液体是表面活性剂和粘性糖基化液体的混合物。最流行的粘性表面活性剂是吐温®20和特里顿®X-100,粘度最高可达400毫帕卡秒(mPa)。这些液体表现出更高的粘附在吸管尖端,但粘附力较低。粘性表面活性剂必须以较慢的吸流量吸入,并以最小的抽出速度抽出。需要降低分配流量,使液体有足够的时间离开移液管尖端的壁。

一种补偿慢流量的一种方法是使用更长的延迟与两步分配。举个例子,如果你是用GEN2 P300单通道移液管分配200 uL粘性表面活性剂,将分配步骤分为两部分:首先分配½至¾,增加液体流向尖端孔的暂停;然后,分配慢于½的50 uL,确保增加额外的吹出步骤和较慢的触摸尖端步骤。作为快速分配的额外步骤,当移液管接触到井壁时,可以实施触摸分配策略。


油表现出与粘性表面活性剂相似的性质,可以用上述方法来处理。油需要完全从墙上滑下来的时间更长,这意味着移液管需要更长的时间。较慢的提取有助于减少油粘在吸管尖端外壁的损失,但由于油对尖端的粘附力高于油的粘结力,清洁分配油需要更长的液体沉降时间,导致延迟。根据油试剂的死体积损失估计,在吸入和分配步骤后可以实施更长的延迟。触摸提示分配和触摸提示功能也是通过增加更快的分配速度来减少损失的好方法。较慢的吸入和分配,较慢的尖端抽出液体,以及较慢的吹出流速是影响粘性液体处理经验和清洁液体移液的关键参数。

方法
基于液体的流变特性、移液管的规格和所使用的实验室器皿的轮廓,我们开发了使用OT-2的粘性液体处理的优化策略。本研究仅限于视子GEN2单通道移液管的粘性液体处理能力。所实现的液体处理功能是吸入和吸入和分配;当复杂液体混合或形成,不同的工作流程可能需要不同的参数时,参数可能不起工作。

材料
用不同稀释的甘油99%(Sigma-Aldrich,G5516)稀释分子级水的比例(Invitrogen,卡诺稀释不同稀释的甘油。10977023).1甘油是一种粘性液体,粘度从1mPa到1400mPa,随稀释度而不同。因此,我们认为甘油是粘性类的代表性液体,可以定性地理解粘度,并与类似粘度的液体进行比较。由于甘油的粘度呈指数级增长,我们选择了10%、90%和99%的甘油进行参数开发。所有浓度都在15 ml猎鹰管中,10 ml甘油和水的两种比例:甘油90%,甘油10%。15号管机架适配器放置在7号机架上。测试使用Opentrons GEN2单通道V2.2移液管: P20、P300和P1000。我们还使用了P20提示和P300过滤器提示和P1000过滤器提示。采用集成温度计和湿度计。

重量测试方法
重量测试是在一个定制的钻机上进行的,称重秤附在OT-2上。比例尺被放置在一个单独的工作台上,以隔离由OT-2产生的振动。甘油的浓度分别为10%,90%和99%分子级水在重量测试台上进行了测试。. 3体积1uL、10µL和20µL用P20 GEN2移液管测试,每体积4次。P300 GEN2移液管20µL、150µL和300µL,每体积10次。P1000 GEN2移液管100µL,500µLand 1000µL. 每卷重复10次。测试的室温环境温度为23°C~32°C,相对湿度为35%~45%。

OT-2的编程设定参数为阑尾表A1、Python协议PAPI2.9中的A1、A2和A3,以所需的流量执行抽吸、分配和吹气。检测水采用吸入、分配和井喷等默认参数。

优化结果及讨论
预期选择的三种浓度分别为99%、90%和10%的甘油是基于作为粘性液体类的代表的甘油的动态粘度。甘油的动态粘度为1.3mPa,10%为168 mPa甘油为90%,甘油为99%的浓度为893mPa。

图1显示,针对粘性液体的优化参数显示出与水处理有更大的相关性:

进行高精度的粘性处理
图1:使用openteronsgeN2P20、P300和P1000移液管进行高精度的粘性处理。这些结果是通过一个较慢的抽吸率,引入适当的沉淀时间的液体完全抽吸,和较慢的提取速度导致可比性结果的水。

图1中的结果显示了使用GEN2 P20、P300和P1000移液管和过滤器的粘性液体。准确吸入的关键是具有较慢的流速、足够的沉降时间和较慢的提取速率。高粘性液体需要较低的吸出时间,即使用吸更高的流速。然而,补偿是,不准确的体积可以吸入由于重力和附着力在尖端。

这些结果是通过缓慢的抽吸和允许足够的沉降时间来抽吸液体来克服这些粘附力来实现的。因此,柱塞的液体吸入运动与被吸入液体所花费的时间之间的滞后时间可以被沉降时间所克服。虽然液体与尖端有很高的亲和力,但提取速度更快结果是关于尖端周围的液滴和液体溢出的信息。优化后的参数实现了较慢的针尖提取速度,导致清洁针尖退出,吸气体积的高重现性,如表2所示。

表2:分配粘性液体的最小损失。优化后的参数允许视子GEN2 P20单通道移液管的<损失为0.9%,GEN2 P300和视子GEN2 P1000单通道移液管的<损失为0.2%分配后的通道移液管。

第2P20分配损失

第2P20分配损失
第2P300分配损失

通过在尖端的狭窄区域内同步液体的流动来除去多余的液体,从而完全分配尖端内的液体。此外,减缓尖端的提取速度也有所帮助避免水滴飞溅和卡住。如果液体未混合,粘度没有变化,抽吸和分配后的参数保持不变。如表2所示,整个优化后的配药过程显著减少了移液损失,为反应提供了预期的目标体积,从而提高了准确性。

结论
粘性测试结果验证了带有GEN2单通道移液管的OT-2可以处理液体粘度不同,精度与OT-2的水处理能力相当,精度高。优化的推荐的参数和指南提高了OT-2的液体处理性能,并帮助确保成功的协议运行图2和图3总结了粘液类的实现和较低的流量和临界沉降时间允许粘性液体沉降;因此,连续的步骤,如缓慢吹出帮助以减少粘性液体损失,使试剂的有效使用和提高结果的准确性。

如果排气量对于液体分配来说过低或过高,则可以在吸气前实施气隙粘性液体具有较慢的分配速率,而不是较慢的喷射,以达到所需的空气量,将粘性液体推出尖端,但权衡是,可以吸出的液体比移液管的最大限度更少。这可能不是最适合用于GEN2 P20单通道移液管的情况。最后,强烈建议在抽吸和分配步骤后进行较慢的提取速度,以防止液滴粘在尖端和试剂溢出在实验室器皿中。

综上所述,OT-2、GEN2单通道移液管和过滤器尖端可以最佳地处理粘性液体,提高协议的准确性。

粘性处理策略:吸气
使用视中心Python协议API制定周期分发策略

粘性液体处理参数
处理粘性液体的关键参数是分配流量。如果你正在开发一种全新的粘性液体的方案,第一步是缓慢抽吸并缓慢抽出,这样你就有了一个干净的抽吸循环。较慢的流量和速度导致粘性液体处理。此外,你可以以观察液体半月板未间断的速度开始分配。保持一个稳定的半月板会导致清洁的分配和井喷。图A1说明了与较高流速相关的问题:即如果爆炸内多余的液体没有被清除,就会产生死体积。较高的流速迫使液体从中心排出,多余的液体粘在尖端的壁上。如果移液管的井喷能力低于尖端内部的多余体积,就会导致死容量。因此,保持一个较低的流速是必要的。

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