Laborautomation

Kollision und Anwesenheit

+ große Detektionsweite

- schlecht bei transparenten Materialien

Reproduzierbare Pipettiergechwindigkeit und Pipettierwinkel

Verschiedene Einstellungen:

- LAG - leading airgap --> Luftpolster das nach dem Volumen zusätzlich ausgeblasen wird

- TAG - tailing airgab --> luftpolster an der Spitze --> Verhindert heraustropen der Flüssigkeit

- Excess volumen --> Überschussvolumen wird am Schluss verworfe

- conditioning volume --> maximale Genauigkeit --> gleicher Miniskus bei jedem Pipettierschritt

- STAG - system tailing airgap --> schutz vor Kontamination zwischen System liquid und abgesaugnter Flüssigkeit

1. Leitfähigkeit

2. Druckbasiertes Monitoring

3. Ultraschallbasiertes Monitoring

4. Gravimetrisch

Leitfähigkeit der Flüssigkeit wird zwischen zwei Platen gemessen, Referenzplatten

je höher der Füllstand desto höher die Leitfähigkeit

+ einfach

- tempabhängig

Druck wird unten gemessen und ist abhängig vom Füllstand

- Tempunabhängig

Ausstrahlen von Ultraschall

Reflektierten der veränderten Luftdichte

+ unbeeinflusst durch Polarität, Ionenstärke oder Flssigkeitsdichte

Durch Waage

- anfällig, chlechte Echtzeitmessung

+ einfach

+ für alle zugänglich

+ keine Analysenvorbereitung

+ schnelles Ergebnis

+ einfach

- hohe Ansprüche

- Entwicklung

Hardware: einfach (max. 1 Knopf), robust, sehr klein

Biochemisch: schnell, robust --> keine Probenvrbereitung, kleine Probenmenge, verschiedenste Umwelteinflüsse

1. Enzymatische Reaktion
2. Lateral Flow Test Streifen
3. Elektrochemischer Assay
4. Homogene Assays (AK binding in Lösung)

Schwangerschaftstest --> Streifen auf dem Probenaufnahme, gelabelte AK (gegen Antigen) im Überschuss

--> Anti-Antigen-AK  (pos Streifen)

--> Anti gelabelte AK-AK (Kontrollstreifen)

nur qualitativ

Glukose Abbauprodukt wird mit O2 unter anderm zu H2O

H2O wird an Elektrode oxidiert dabei entstehen e-

2e- + O2 + 2H+ <---- H2O

Anzahl an 2e- ist proportional zur Anzahl an Glukosemolekülen

Reaktion nahe an Elektrode, da FAD (Cofaktor) an Nanotube gekoppelt --> e- gelangen direkt an Elektrode

Basiert auf Zentrifugalkräften und Paraffinventilen

Laser lässt bestimmte Ventile schmelzen --> Flüssigkeit kann durch Zentrifugalkräfte durchtreten und durchläuft nach bestimmter Reihenfolge diverse Kammern --> Assay

Ventile schließen durch geringere Zentrifugalkräfte

+ keine aktiven Elemente (Pumpen/Ventile) nötig

+ viele disks parallel

+ hohe Bandbreite an Durchflussrate

+ einfach zu etablieren

+ geringe Herstellkosten

In automated Workstation

basierend auf Kapillatkräften und Gewichtskraft

weitere Ventilmöglichkeiten: hydrophobe Ventilenge --> wird beim Zentrifugieren überwunden

Beim High Throughput Screening

es werden 10.000 bis 1 Mio Compounds gleichzeitig getestet

KAnn nur automatisiert funktionieren

Jedes Compound nur einmal getestet (n = 1)

Bei Laborautomation --> n = 1  daher keine Mehrfachbestimmung (vor allem nicht bei HTS)

Assay sollte:

extrem robust und zuverlässig sein

so einfach wie möglich

bezahlbar

relevent sein

Durchführen des Assays im kleinen Maßstab und bestimmen des z-Werts um Assay einzuschätzen

z = 1 - (3(Abweichung PK + Abweichung NK)) / |Mittelwert PK - Mittelwert NK|

Bei z = 1 --> ideal

Präzision entspricht der Streuung der Messwerte untereinander

Richtigkeit entspricht die Entfernung der Messwerte vom tatsächlichen Wert

Selektivität: Analyt ist unabhängig von Pufferzusammensetzung identifizierbar

Spezifität: theoretischer Wert --> frei von Einflüssen in der Probe (100 % selektiv)

LOD: Limit ab welcher Konzentration der Analyt in der Probe qualitativ analysiert werden kann

LOD = blanc + k * Anweichung blanc   k = 3

LOQ: Limit ab welcher Konzentration der Analyt in der Probe quantitativ analysiert werden kann

LOQ = blanc + k * Abweichung blanc   k = 10 (muss weiter von Blanc entfernt sein)

Arbeitsbereich: linearer Bereich

Sensititvität: Fähigkeit zwei gering unterschiedliche Konzentrationen unterscheiden zu können (steiler Arbeitsbereich)

Robustheit: unabhängig von Analytiker, Umwelt, Pufferhersteller,...

Matrix: keine Matrixeffekte

Transfer von manuellen Labortätigkeiten auf automatisierte Systeme

Kosten reduzieren

erhöhter Durchsatz

schnellere Analysenzeit

Verringertes Probenvolumen

Verbesserte Sicherheit

andere Prozesse müssen passen

Budget

Notwenigkeit

Logistik

--> sinnlos wenn Probendurchsatz zwar stimmt, aber vor und nachfolgende Prozesse nicht auf diesen Durchsatz abgestimmt sind

Genaueres Pipettieren --> Genauigkeit und Reproduzierbarkeit

Keine Verwechslung von Gefäßen und Flüssigkeiten

Alle Wells werden gleichzeitig Pipettiert (Timing) --> Reproduzierbarkeit

größere n möglich dadurch verbesserte Abweichung 

Laboratory unit operation

Sequenz einer Labortätigkeit, notwendig bei der Planung von Laborautomation

Nutzen und Planung von Laborautomationsschritten

Blöcke von Labortätigkeiten --> z. B. Transport, Vorbereitung, Datenverarbeitung

Bestehend aus min. einem LUO z.B. zentrifugieren und einer worstation controller (z.B. Stoppuhr)

bestehend aus min. 2 automated workstation die mit einem automated transport system verbunden sind. --> Laborstraße