Evaluación de soluciones automatizadas de manipulación de líquidos

Brandoch Cook, PhD, es un escritor científico independiente. Puede ser contactado en: [email protected].

Un sistema de manipulación de líquidos suele ser la pieza central de la automatización de un laboratorio. Este puede ser el caso del descubrimiento y la validación de fármacos en las grandes empresas farmacéuticas, la detección de enfermedades infecciosas en laboratorios clínicos, el cumplimiento de los flujos de trabajo de detección química y secuenciación de próxima generación (NGS) en las instalaciones centrales de las universidades y los experimentos basados ​​en big data que requieren muchas muestras. y réplicas en laboratorios de investigación individuales. Aunque son entornos muy diferentes con preocupaciones y objetivos dispares, la conclusión es que la delegación de un subconjunto de tareas de laboratorio a una plataforma robótica imparte eficiencia y reproducibilidad que las manos humanas no pueden lograr.

Por ejemplo, piense en usted o en el personal de su laboratorio realizando tareas comparativamente menores, como la extracción y purificación de ácidos nucleicos. A menudo, optimizar estos flujos de trabajo exige coordinar el número de muestras con la capacidad de una centrífuga de laboratorio. Como ha descubierto por las malas, el tiempo para completar una ronda de extracción aumenta exponencialmente en lugar de linealmente cuando tiene 24 o 48 muestras para lavar, aspirar y centrifugar repetidamente. Además, la posibilidad ampliada de que un solo error de etiquetado o transferencia se extienda a lo largo de todo el procedimiento puede ser extremadamente difícil de rastrear e identificar.

Un error manual no identificado puede tener un impacto catastrófico en el presupuesto, el tiempo y el éxito general del proyecto.

Ahora, piense en diseñar y ejecutar experimentos a gran escala para generar conjuntos de datos complicados, utilizando reactivos valiosos como anticuerpos o proteínas recombinantes. Un error manual no identificado puede tener un impacto catastrófico en el presupuesto, el tiempo y el éxito general del proyecto. Además, los grandes conjuntos de datos requieren intrínsecamente réplicas técnicas y biológicas adicionales para alcanzar umbrales de significación estadística cada vez más estrictos. La automatización del movimiento de líquidos para pasos repetitivos ejerce un control preciso sobre los volúmenes, una distribución sin errores entre cientos de muestras y minimiza el desperdicio de reactivos. Sin embargo, lo más importante es que los sistemas de manipulación de líquidos pueden miniaturizar reacciones más allá de lo que podemos lograr físicamente, incluido el llenado reproducible de placas de 1536 pocillos en volúmenes inferiores a microlitros.

Este avance ha sido indispensable para la era moderna de la ciencia biomédica, y los sistemas de manejo de líquidos ahora se pueden escalar desde plataformas industriales de detección química y de anticuerpos (HTS) de alto rendimiento o plataformas de caracterización estructural de proteínas, hasta plataformas de mesa capaces de integrar automatización completa o parcial. en los flujos de trabajo cotidianos del laboratorio, como la preparación de la biblioteca NGS, la configuración de qPCR y el reformateo comparativamente simple de depósitos de líquido en placas de micropocillos.

Las primeras preocupaciones reflexivas al considerar la compra de un manipulador de líquidos serán el dinero y el espacio. Dado su presupuesto actual y proyectado, ¿cuál es el plazo para el retorno de la inversión del instrumento y sus apéndices? ¿Puede incluir físicamente todo en sus flujos de trabajo durante los próximos años, teniendo en cuenta tanto la huella directa del instrumento como el espacio negativo a su alrededor para garantizar la libertad de movimiento y la seguridad del usuario?

La primera clave para poder responder estas preguntas es iniciar una relación con un representante del proveedor de productos que pueda desarrollar una comprensión profunda de las necesidades de su proyecto actual y futuro. Un proveedor debe poder predecir el tamaño y la extensión de la instrumentación en función de la cantidad y los tipos de muestras que necesita procesar, los dispositivos externos compatibles que necesitará y cómo el sistema debe adaptarse para evolucionar con las necesidades futuras. Por ejemplo, si necesita agregar un ensayo o flujo de trabajo completamente nuevo en seis meses, ¿qué tan sencillo es eso? ¿Su plan de servicio cubre la nueva personalización?

Las primeras preocupaciones reflexivas al considerar la compra de un manipulador de líquidos serán el dinero y el espacio.

El proveedor debe estar preparado con especificaciones que vayan más allá del tamaño y el consumo de energía. Estos pueden incluir si el coeficiente de variación de un controlador es suficientemente pequeño en una variedad de volúmenes para adaptarse a los requisitos de su flujo de trabajo; qué ensayos, kits y reactivos son compatibles y/o validados con el instrumento y cómo dictan la gestión de la calidad y el cumplimiento normativo; y los volúmenes vacíos o muertos creados por la automatización que deben descartarse y cómo eso se traduce (o no) en ahorros cuantificables a largo plazo. Finalmente, el proveedor debería poder proporcionar un menú de contratos de servicio adaptados a su configuración personalizada y brindar estimaciones reales de los tiempos de inactividad esperados durante el mantenimiento.

Una vez que haya establecido esta importante relación, quedan muchas más preguntas de seguimiento que hacer, algunas de las cuales se enumeran a continuación:

• Debido a que el robot de manipulación de líquidos durará mucho tiempo, ¿en qué medida será su adaptabilidad para (1) integrar accesorios, incluidos aquellos que aún no estén disponibles y/o que sean de competidores del mercado, y (2) desarrollar capacidad sobre sí mismo? a través de escalamiento modular y personalización, ¿afectará sus futuros flujos de trabajo experimentales planificados?

• ¿Qué características de seguridad se incluyen en el diseño del instrumento y en el paquete personalizado específico, tanto en términos de almacenamiento y auditoría de datos como de seguridad del usuario a través de la háptica del robot y la detección de movimiento?

• ¿Qué tan intuitivo y fácil de usar es el sistema, desde el propio robot de manipulación de líquidos hasta el diseño de la plataforma y, por extensión, qué tan fácil es cambiar volúmenes, números de muestras y la distribución espacial de las muestras dentro de sus placas y pocillos de destino?

• Ampliar el tema de la facilidad de uso:

- ¿Qué tan sencilla es la capacitación de los usuarios en hardware y software, desde el punto de vista de la programación en el front-end y el análisis en el back-end?

- ¿Qué elementos específicos de los paquetes de software disponibles impulsan la facilidad de uso? Por ejemplo, ¿se ejecuta de manera análoga a las aplicaciones de MS Office, con funciones de copiar, pegar y guardar? Si es necesario o lo desea, ¿puede el usuario anular los controles del robot y controlar un mouse y un teclado? Y, por último, ¿son realmente útiles las páginas de Ayuda?

Si está satisfecho con su relación cliente-proveedor, puede responder estas preguntas y prever con confianza sus usos y necesidades futuros, entonces probablemente esté listo para comprar un sistema de manipulación de líquidos y entrar en un nuevo mundo de consistencia y confiabilidad automatizadas.