So wählen Sie die richtige Liquid-Handling-Automatisierungsplattform aus

Automatisiertes Pipettierenist eine der effektivsten Möglichkeiten, menschliche Fehler zu minimieren, Präzision und Genauigkeit zu erhöhen und den Arbeitsablauf im Labor zu beschleunigen. Die Entscheidung über die „Must-Have“-Komponenten für eine erfolgreiche Workflow-Automatisierung im Liquid Handling hängt jedoch von Ihren Zielen und Anwendungen ab. In diesem Artikel werden einige der wichtigsten Punkte erläutert, die Sie bei der Auswahl einer Liquid-Handling-Plattform für Ihr Labor berücksichtigen sollten.

Die Automatisierung des Pipettierens ist ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Arbeitsabläufe im Labor und trägt dazu bei, die Reproduzierbarkeit zu erhöhen, den Durchsatz zu steigern und Fehler zu reduzieren. Labore sind für eine Vielzahl von Anwendungen auf automatisierte Liquid-Handling-Technologien angewiesen, darunter Probenvorbereitung, DNA-Extraktion, zellbasierte Tests und ELISAs. Diese Plattformen sind eine langfristige Investition und sollten nicht nur auf der Grundlage der heutigen Anforderungen, sondern auch der potenziellen zukünftigen Anforderungen des Labors ausgewählt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die richtige Plattform ausgewählt wird und das Labor über viele Jahre hinweg effektiv genutzt werden kann.

Erste Schritte

Bevor Sie Entscheidungen treffen, werfen Sie einen genauen Blick auf die zu automatisierenden Prozesse:

Beginnen Sie mit einem robusten Prozess?

Die Automatisierung des Liquid-Handlings kann einen manuellen Arbeitsablauf erheblich verbessern, sie kann jedoch keinen Assay reparieren, der noch nicht funktioniert. Teilen Sie Ihren Arbeitsablauf in einzelne Schritte auf und denken Sie über die möglichen Auswirkungen jedes einzelnen Schritts auf den gesamten Arbeitsablauf nach. Wenn beispielsweise ein Assay von einem manuell pipettierten, röhrchenbasierten Format auf einen automatisierten, plattenbasierten Arbeitsablauf mit höherer Dichte umgestellt wird, bedeutet dies, dass die Proben und Reagenzien für einen viel längeren Zeitraum 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, könnte es verlockend sein, in ein System zu investieren, das nur den aktuellen Anforderungen Ihres Labors entspricht, aber auf lange Sicht könnten Sie einen Verlust erleiden. Überlegen Sie, welche Elemente wesentlich sind und welche wünschenswert wären. Ein gutes automatisiertes Liquid-Handling-System sollte rekonfigurierbar sein, damit Sie bei sich ändernden Anforderungen neue Anwendungen und Arbeitsabläufe übernehmen können. Mit einem flexiblen, modularen System können viele Elemente Ihrer aktuellen Arbeitsabläufe umgestaltet und aktualisiert werden.

Gibt es eine Standardlösung, die Ihren Anforderungen entspricht?

Einige spezialisierte Workstations wurden für bestimmte Anwendungen mit bewährten Protokollen optimiert, z. B. DNA-Extraktion, Probenvorbereitung und Zellkultur. Dies könnte Ihren Auswahlprozess erheblich vereinfachen und dennoch eine nützliche „Kern“-Komponente zur Integration in ein größeres System in der Zukunft bereitstellen. Standardlösungen, die auf zukünftige Integration und Flexibilität ausgelegt sind, sind unflexiblen, „geschlossenen“ Plattformen vorzuziehen.

Wie viel Platz steht Ihnen zur Verfügung und nutzen Sie ihn effizient?

Platz ist oft ein kostbares Gut. Die meisten Liquid-Handling-Systeme sind mittlerweile Multiuser-Systeme, was den Bedarf an Flexibilität und innovativer Raumnutzung erhöht hat. Erwägen Sie die Wahl einer automatisierten Plattform, die Zugriff auf den Raum unter dem Arbeitstisch hat, um beispielsweise zusätzliche Analyse- oder Probenvorbereitungsgeräte usw. zu erreichen.

Wie einfach ist die Wartung und Instandhaltung?

Vergessen Sie nicht die Wartung und Instandhaltung. Der einfache Zugang für Techniker kann Ausfallzeiten und Unterbrechungen Ihres Arbeitsablaufs reduzieren.

Auswahl der richtigen Hardware

Ganz gleich, ob Sie in der Genomik, Zellbiologie, Arzneimittelforschung, Molekulardiagnostik oder etwas ganz anderem arbeiten, das richtige Liquid-Handling-System kann Ihnen das Leben erheblich erleichtern. Wichtige Überlegungen sind:

Luft- oder Flüssigkeitsverdrängungspipettieren?

Die Luftverdrängung ist ideal für die Dosierung über einen großen Volumenbereich von 0,5 bis 1.000 μL. Obwohl nur mit Einwegspitzen kompatibel, erhöht dies die Geschwindigkeit und Produktivität, da die zusätzlichen Schritte beim Flüssigkeitsverdrängungspipettieren beim Flüssigkeitswechsel oder beim Spülen des Systems entfallen. Es verringert außerdem das Risiko einer Kreuzkontamination und bietet eine sichere Möglichkeit für den Umgang mit radioaktiven oder biologisch gefährlichen Materialien.

Die Flüssigkeitsverdrängung ist sowohl mit festen als auch mit Einwegspitzen kompatibel und ist die bevorzugte Technologie für Mehrfachdispensierungsvolumina von weniger als 5 μl. Abwaschbare Spitzen aus festem Stahl sind ideal für Anwendungen, bei denen Rohre durchstochen werden müssen oder Überdruckpipettieren erforderlich ist. Für maximale Flexibilität sollten Sie ein System in Betracht ziehen, das sowohl Luft- als auch Flüssigkeitsverdrängung umfasst.

Mit welchen Bänden und Formaten arbeiten Sie?

Stellen Sie sicher, dass die Plattform die erforderlichen Pipettiervolumina und Laborutensilienformate (Röhrchen und Platten) verarbeiten kann, die üblicherweise in Ihrem Labor verwendet werden. Überlegen Sie auch, ob die Automatisierung die Verwendung kleinerer Proben- und Reagenzienvolumina ermöglicht und potenzielle Kosteneinsparungen bietet.

Welche Pipettierarme sollten Sie wählen?

Die Haupttypen sind 1) Pipetten mit variablem Kanal – im Allgemeinen 1 bis 8 Kanäle –, die Röhrchen, Platten und viele andere Laborgeräteformate verarbeiten können; und 2) Mehrkanalarme, die speziell für die Abgabe in Platten mit mehreren Vertiefungen entwickelt wurden. Moderne Systeme ermöglichen den Wechsel von Pipettierköpfen oder Adapterplatten „on the fly“ – eine kluge Wahl für Protokolle, die viele verschiedene Zubehörteile verwenden, wie z. B. feste Nadeln, Einwegspitzen, Nadelwerkzeuge für geringe Volumina usw.

Brauchen Sie Roboterarme?fürzusätzliche Flexibilität?

Robotergreifarme bieten maximale Flexibilität beim Bewegen von Laborutensilien auf dem Arbeitsdeck. Roboterarme, die schnell ihre „Finger“ wechseln können, sorgen für maximale Flexibilität und einen sicheren Halt von Röhrchen und Platten.

Welcher Pipettenspitzentyp maximiert die Reproduzierbarkeit?

Die Spitzenqualität ist ein entscheidender Faktor für die Reproduzierbarkeit und kann über die Systemleistung entscheiden. Einwegspitzen gelten oft als die beste Wahl, um Kreuzkontaminationen zwischen biologischen Proben zu verhindern. Einige Anbieter bieten jetzt auch spezielle Spitzen mit geringem Volumen an, die für eine zuverlässige Dosierung im Mikroliter- oder Submikroliterbereich validiert sind, die für Anwendungen wie die Miniaturisierung von Assays erforderlich sind. Erwägen Sie den Kauf von Pipettenspitzen der Eigenmarke des Automatisierungsanbieters, um sicherzustellen, dass Sie die zuverlässigsten Ergebnisse erhalten.

Instrumente mit festen Spitzen können im Hinblick auf die Betriebskosten Vorteile haben. Festsitzende Stahlnadeln erreichen oft den Boden tiefer Gefäße besser als Einwegspitzen und können auch Septen durchstechen. Optimal konzipierte Spitzenwaschstationen reduzieren bei diesem Aufbau das Risiko einer Kreuzkontamination.

Sie benötigen Spitzen, die garantiert steril sind?

Um das Kontaminationsrisiko zu minimieren, verwenden Sie nur Verbrauchsmaterialien, die als „steril“ gekennzeichnet sind. Diese werden unter strengen Bedingungen hergestellt und entsprechen Verpackungs- und Transportstandards, die die Sterilität der Spitzen bis zum Labortisch gewährleisten. Mit „vorsteril“ gekennzeichnete Produkte sind beim Verlassen des Herstellers steril, können später jedoch häufig kontaminiert werden.

Software ist wichtig

Software stellt die Schnittstelle zu der Person dar, die die Instrumentierung einrichtet und bedient, und ihr Design bestimmt, wie einfach es ist, das System zu programmieren und mit ihm zu interagieren, um Arbeitsabläufe zu konfigurieren, Prozessparameter festzulegen und Entscheidungen zur Datenverarbeitung zu treffen. Es hat auch einen direkten Einfluss darauf, wie viel Schulung erforderlich ist, um das System sicher zu bedienen. Sofern Sie keinen eigenen Softwaretechniker haben, kann eine schlecht konzipierte Software, egal wie leistungsfähig sie auch sein mag, dazu führen, dass Sie auf den Anbieter oder einen externen Spezialisten angewiesen sind, um maßgeschneiderte Protokolle zu entwickeln, Probleme zu beheben und selbst die einfachsten Programmieränderungen vorzunehmen. In vielen Laboren ist der Systembetreiber kein Programmierexperte und die meisten IT-Teams befassen sich nicht direkt mit der Gerätesteuerungssoftware. Infolgedessen müssen Sie möglicherweise auf die Verfügbarkeit externer Berater warten, was die Produktivität erheblich beeinträchtigt und die Projektzeitpläne gefährdet.

Zu berücksichtigende Punkte

Zu den wichtigsten Fragen, die bei der Bewertung der Software für Liquid-Handling-Systeme gestellt werden sollten, gehören:

• Können Bediener im täglichen Betrieb mit einem Touchscreen interagieren?
• Verfügt der Anbieter über eine Bibliothek bestehender Protokolle, um die Programmierung zu vereinfachen?
• Welche Software-Integrationsfunktionen gibt es für Geräte von Drittanbietern?
• Wie groß ist die vom Anbieter angebotene Gerätetreiberbibliothek?
• Hat der Anbieter Erfahrung mit LIMS-Schnittstellen?
• Würden Sie das System gerne selbst programmieren?
• Wie einfach ist es für Bediener, ihre Läufe ohne Programmierkenntnisse einzurichten?
• Welche Funktionen – wie zum Beispiel 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 der Proben kann für die Einhaltung von Qualitätsstandards und -richtlinien von entscheidender Bedeutung sein. Die Barcode-Etikettierung vereinfacht zusammen mit geeigneter Software die Nachverfolgung von Proben und Verbrauchsmaterialien und kann einen Verlust der Rückverfolgbarkeit verhindern. Automatisierte Etikettierungs- und Nachverfolgungslösungen können außerdem:

• Geben Sie den Standort der Laborutensilien auf dem Deck und in den Lagereinheiten an
• Stellen Sie sicher, dass Barcode-Etiketten ordnungsgemäß angebracht sind und korrekt gelesen werden können
• Beschleunigen Sie Barcode-Lese- und Probenentnahmeprozesse und optimieren Sie die Integration von Middleware und LIMS.

Die Möglichkeit einzugreifen

Fehler passieren leicht, sind aber nicht immer so einfach zu beheben. Vielen Automatisierungssystemen fehlen „Start/Stopp“- oder „Rückgängig“-Funktionen, was bedeuten kann, dass ein Programm neu gestartet werden muss, wenn Sie etwas falsch eingeben oder einen Prozess anhalten müssen. Suchen Sie nach einem intelligenten Automatisierungssystem, das einen Fehler erkennen, verstehen, melden und beheben kann, mit Start-/Stopp-Funktionalität, um eine sichere und einfache Bedienerinteraktion mit dem Arbeitsbereich des Geräts während eines Laufs zu ermöglichen.

Zusammenfassung

Das automatisierte Liquid Handling kann viele mühsame Aufgaben eliminieren, die Produktivität steigern und wertvolle Zeit für wichtigere Arbeiten freisetzen – aber nur, wenn Sie die richtigen Lösungen implementieren. Eine sorgfältige Berücksichtigung der in diesem Artikel behandelten Punkte wird Laboren dabei helfen, eine kluge Entscheidung zu treffen, sodass sie die Vorteile des automatisierten Flüssigkeitshandlings nutzen und das Leben einfacher und produktiver machen können.