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通过自动化液体处理简化实验室任务

大多数拥有丰富移液经验(尤其是反复移液经验)的科学家或实验室人员都梦想着实现液体处理自动化。该技术可应用于广泛的过程,从系列稀释和细胞培养到高通量筛选和聚合酶链式反应。最重要的是,一些平台使得几乎所有实验室都可以实现自动化液体处理。

不久前,大多数自动化液体处理机需要大量的实验室空间、大量资金和机器人编程专家。这将用户限制为大型制药公司和其他财力雄厚的组织。现在,只需几千美元和一点工作台空间,大多数实验室都可以添加自动液体处理。尽管如此,仍然必须解决一些障碍。

克服障碍

当被问及自动化液体处理中最常见的挑战时,Opentrons Labworks 联合创始人兼首席产品官 Will Canine 表示:“我认为让自动化协议正常工作(微调和故障排除过程)是最困难的部分使用实验室机器人技术。”他补充道,“编写一个可行的协议并不难,但从那里你必须进行多次试验和错误,直到得到正确的结果,这会占用大量的开发时间。”

其他专家一致认为,平台应考虑可用性。例如,化学和生物分子工程教授兼范德比尔特骨生物学中心主任 Scott Guelcher 表示:“自动化液体处理系统的两个最重要的标准是可用性和可靠性。”

Guelcher 指出,在高级商用液体处理机中,直观的用户界面和冗余系统可确保正确的移液。然而,获得这些好处需要一系列成本,包括购买和维护成本高昂。正如 Guelcher 补充的那样,此类系统“通常需要专有的塑料制品”。

相反,在系统上投入不足可能会产生其他问题。正如 Guelcher 指出的那样,一些廉价的自动移液系统可能需要花费大量时间来设置,并且仍然会在工作流程中产生错误。

因此,像许多其他科学家一样,古尔彻想要一种平衡——以足够低的成本提供各种用途所需的功能。成本确实很重要。 “重要的是要记住,液体处理机可以自动化大多数实验室已经可以手动执行的常见流程,因此,许多研究人员发现很难证明购买这些高价机器的合理性,”他说。

一系列进步

除了更小、更实惠的自动液体处理选择之外,使用某些平台所需的专业知识要少得多。事实上,易用性是这项技术的一个关键改进。 Canine 说:“我认为开发接口,使这些机器更容易被非自动化专家使用——也就是说,让它们更适合科学家——是当今自动化领域最令人兴奋的趋势。”此类技术市场上的大多数科学家都应该期待一个无需聘请专家即可使用的平台。

其他领域的技术进步也可以改善自动化液体处理。机器视觉就是一个例子。在这里,摄像机和图像处理软件控制移液器。机器视觉可以执行许多任务,从识别已安装的移液器、板的孔是否为空、平台上塑料器皿的位置等等。 “这些功能最大限度地减少了人为干预和设置时间,同时提高了可靠性,因为机器视觉的唯一硬件要求是相机,”Guelcher 说。古尔彻表示,虽然添加摄像头会增加平台的成本,但这样的系统应该更容易设置,并且不太容易出错。

为了真正让这项技术在更多的实验室和更多的工作流程中可用,平台需要价格实惠。这是该仪器市场部分领域的持续改进,正在推动更广泛的应用,而不仅仅是自动化液体处理开始的高通量筛选。

扩大用户群

一些较便宜但有效的平台已经存在,用于自动化液体处理。尽管如此,一些自己动手的科学家仍会转向其他解决方案。古尔彻就是这些科学家之一。

例如,Guelcher 和他的同事构建了 OTTO,这是一个开源自动化液体处理程序。正如这些科学家所报告的那样,该平台“可以使用现成的 3D 打印部件以 1,500 美元的成本制造,作为商业设备的替代品。”他们还表示,这样的项目不需要花费太多时间,并且生成的平台可以用于 qPCR 等常见流程。

对于一些实验室来说,DIY 自动化液体处理方法并不符合科学家的理念。有些人只是不像其他人那样喜欢修补,无论可以节省多少钱。当预算不太重要时,购买自动液体处理设备也更容易。总体而言,科学家现在可以从该产品领域的各种制造商中进行选择。此外,商业系统的价格从 10,000 美元左右到 100 万美元甚至更多——涵盖台式系统和工业系统。要尝试这项技术,购买二手处理器可能是有意义的,有些平台的价格不到 1,000 美元。

因此,显然有多种方法可以实现自动化液体处理。此外,该技术可以改进各种工作流程。实验室的解决方案取决于许多因素,从应用和所需的吞吐量到经济性和专业知识。首先,从小事做起,看看自动化在实验室中是如何运作的,这可能是值得的。在没有正确准备的情况下投入过多的自动化可能会让人不知所措,更不用说可能会导致错误。因此,环顾四周,询问周围,看看什么最适合您的实验室。

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