使用 Artel公司的 MVS® 多通道验证系统评估 MANTIS® 液体处理器的移液体积性能

介绍: 

自1960年代可变体积移液器问世以来，研究人员一直在牺牲其液体转移的精度，以换取其易用性、效率和速度。然而，基因组学实验室中减少反应体积的新趋势对各种液体处理解决方案的效能提出了质疑，特别是因为较低的反应体积往往会增加不精确液体处理对实验结果的影响。由于精准医学和药物发现严重地依赖于学术界和生物技术领域的转化基因组学实验室发表的研究结果，因此数据的可重现性变得格外重要且需受到高度审查。

今天，研究人员普遍认为自动化工作站是最具重现性的液体处理解决方案，因为自动液体处理 (ALH) 系统消除了许多与用户可变性相关的障碍。研究人员主要通过测量液体转移的不精确性来评估这些设备的移液体积性能，通过变异系数 (CVs) 定量表示。 ALH 平台的分液一般来说非常精确，而且对于数十至数百微升 (µL) 范围内的目标液体分液的 CVs 往往小于 1%。但是，对于大多数 ALH 系统，随着目标液体体积接近 1 µL，规格也会不尽如意。事实上，最广泛使用的液体处理平台发布的包括CVs在内的规格在 0.5 µL 时达到了6% 之高（表 1）。

表 1: 与 ISO 8655 手动移液器的最大允许误差相比，已公布的两种常见 ALH 系统（10 µL 的一次性吸头）的CV。

FORMULATRIX® 和 Artel 推出此应用说明是为了展示 MANTIS®液体处理器的精度，MANTIS是一种旨在作为传统液体处理平台补充的新型解决方案。通过操作MANTIS，研究人员可以提高那些涉及以高精度分配少量有价值试剂的基因组学工作流程中的实验可重现性。

MANTIS的核心是一个获得专利的微流体阀组，用于测量和分配离散体积的液体（图1）。压力和真空打开和关闭硅胶阀组上的每个阀门。容积式芯片有两个微型隔膜，可以以每秒 10 次的速度填液和分液。低容量 (LV) 芯片包含 0.1 和 0.5 µL 隔膜，而高容量(HV) 芯片包含 1 和 5 µL 隔膜。 

持续流 (CF) 芯片采用独特的基于阀门的技术，允许在持续流中分配从 5 µL 到 2000 µL 的体积。

图 1: FORMULATRIX® 获得专利的微流体分液技术

材料: 

Artel ELx800 NB 读板机 (图 2)

Artel MVS 校准板 (图 2)

Artel 样品溶液 (图 2)

21x Artel 384 孔验证板

12x Artel 96孔验证板

图 2: Artel 多通道验证系统 (MVS)

Q-Instruments Bioshake 3000 (图 2)

Grant-bio LMC-3000 实验室离心机

HONEYWELL Xenon 1902 条码读取器 (图 2)

FORMULATRIX MANTIS 液体处理器 (图 3)

图 3: FORMULATRIX® MANTIS® 液体处理器

方法: 

在这个实验中，MANTIS液体处理器将目标体积的Artel样品溶液输送到精心表征过的Artel 96或384孔验证板的每个孔中。离心和混合后，Artel MVS读取样品溶液的浓度，并通过Artel MVS软件的图形用户界面得出每个微孔板的CV值。为每个96孔或384孔微孔板选择一个离散的目标体积，以保证所输送的一组样品液体令人信服。

在三种微流控MANTIS芯片类型中选择了11个目标体积，以便对与MANTIS相关的液体处理不精确性进行全面审查。根据以往最佳的实验经验，每个目标体积的每次操作都进行了一式三份的测试，以确保实验结果具有统计学意义。

使用 HV 和 LV 芯片类型进行的所有体积测试均使用 Artel 384 孔验证板。使用 CF 芯片类型进行的所有测试均使用 Artel 96 孔验证板。低密度板用于所有 CF 测试以适应200 µL 分配体积并确保该芯片类型所有测试的一致性。

结果: 

如公式 (1) 所示，通过在重复性条件下计算 一系列 96 或 384 测量体积的标准偏差来评估每次操作的随机误差。

where

Sr(l,m) - 是运行“m”期间通道“l”的随机误差

V(l,m,n) - 是单个测量体积

V(l,m) - 是运行“m”期间通道“l”的所有测量体积的平均值

N - 是运行中的复制移液数量

该标准偏差用于计算以百分比表示的变异系数，如公式（2）所示。

where

Cv(l,m) - 是运行“m”期间通道“l”的变异系数 

使用均方根方法对每个目标体积的三个单独运行的 CV 进行平均，如下面的公式 (3) 所示。选择这个公式是因为每次运行的重复移液数量是一致的。

where

Cv(l) - 是通道“l”的变异系数，它结合了多次运行的数据

M - 是包含在平均值中的运行次数2 

在整个体积范围内，所有 CV 和 CV 的均方根 (RMS) 均小于或等于 1.5%（表 2，图 4）。

表 2: FORMULATRIX® MANTIS®液体处理器测试结果。

总结: 

基因组学实验室之间实验的可重复性在很大程度上会受到移液的不精确性的影响，尤其是在低纳升级体积的情况下。

本应用说明中发布的数据证明，即使体积低至 0.1 µL，MANTIS 的 CVs 也还是远低于 2%，这为研究人员提供了一种解决方案，有助于在等高度敏感的方法（例如下一代测序 (NGS) 和 qPCR）等中生成值得信赖的结果。

随着越来越多的研究人员在他们的基因组学工作流程中使用低于 10 µL 的反应体积，确保在这些体积范围内进行高精度液体处理将变得比以往任何时候都更加重要。MANTIS可以轻松搭配任何传统的液体处理工作站，以便在整个移液范围内获得低于2%的 CVs。

图 4: 目标体积为1µL（HV芯片CV（1,3））的单次运行的分配体积测量