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ATS声波移液原理及应用案例(一)

2020.6.01
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

ATS诞生于专注技术研发,低调的美国公司EDC,并很快地被GSK,Novartis,Merck,Pfizer 等公司采用。Broad Institute和美国伯克利国家重点实验室也在文章中标注采用ATS进行基于定量PCR 的高通量药物筛选和高通量质谱分析实验。

ATS到底是怎样一个技术? 让我们一起来了解他。

声波几乎无处不在,很普通,ATS却能用它进行液体的转移。ATS利用声波探头把电能转化为声波,并聆听声波的反射来获得样品性质和液面高度的信息。声波探头根据所获得的信息,自动调整探头的位置来精准地聚焦能量到液面的一个点,激发出纳升级液滴。液滴飞向上方的容器,液滴通过表面张力粘附于容器表面,或直接融入到反应体系中(如图1)。ATS通过调整能量的状态,精确控制液滴大小,根据实验的需要在1nl 和50nl 之间任意调整液滴体积。更大体积的液体转移通过每秒钟上百个液滴的转移来实现。

 

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图1:ATS声波移液原理示意图

ATS可进行任意孔到任意孔的转移。移液过程中样品飞速穿过空气,无需枪头,喷嘴和管路,不存在液体残留,交叉污染和阻塞。需要转移的液体可存放在96,384,1536,3456孔板中,通过ATS可转移液体到任何SBS/ANSI板,甚至是载玻片,晶体板,或芯片。ATS移液的精准度和精确度远高于传统移液技术,且死体积小于0.5ul, 可最大限度的使用宝贵的实验样品。

目前声波移液技术在如下领域都有建树:高通量药物筛选、结构生物学、分子诊断、合成生物学、 精准医疗、 高通量质谱分析。现在和大家分享几个应用案例。

1.高通量药物筛选:革新传统实验流程,缩小反应体系,实现高通量低成本药物筛选

在IC50实验中,母液的化合物溶度高,传统的实验流程需先把母液转移到微孔板中,用移液设备进行梯度稀释。再将稀释后的化合物加入到实验板中(如图2)。整个移液过程很难避免液体残留在枪头,导致实验结果的偏差。

 

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图2:传统梯度稀释法移液流程

ATS最小的液滴体积为1nl,可采用直接稀释法(如图3),直接将化合物母液转移到实验板中,该过程可用ATS的Cherry Pick和Dose-Response软件协助完成。ATS移液的准确性和精密性可减少实验重复次数。0.5ul的死体积,显著减少实验所需溶液的体积,节约珍贵的样品和试剂。

 

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图3:ATS直接稀释法移液流程

百时美施贵宝公司在化合物筛选实验中,将声波移液技术和基于枪头的传统移液技术做平行比较,他们惊人地发现在1000个被筛选的化合物中,其中108个化合物只在采用声波移液技术时有活性(如图4)。

图4:百时美施贵宝声波移液和传统移液方法的筛选结果比较


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