自动化移液提升培养效率

应用自动化移液系统，不仅能制备出高质量的3D微生物组织，还可为药物的疗效和副作用的预测提供有力证据。
3D细胞培养中可进行细胞功能的相关研究，而这些功能通常无法在常规细胞培养中观察到。瑞士Insphero公司提供了众多无支架微生物组织，可深入研究肿瘤细胞、原级细胞或iPSC衍生细胞（诱导性多功能干细胞）。该微生物组织具有相关器官的典型属性和功能，能为药物疗效和副作用的预测提供更有力的证据，与传统的单层培养相比，具有如下优点：
清晰显示细胞间接触的图像（紧密连接的张力微丝等）；
显示细胞外的基体图像；
显示极化的上皮细胞；
显示薄壁组织的和非薄壁组织的细胞在共培养中的器官典型性排列；
显示基于上皮细胞调节的变异了的基因表达式。
由于能够清晰显示器官的典型属性，该3D微量生物组织可很好地适于中、高流通量的医药和物质检测（如制药行业、化妆品和化工行业的检测）。

悬滴培养法
Insphero微生物组织的生产是基于 “悬滴培养法”原理，既能减少细胞与人工表面间的交互作用，同时还能最大限度的提高细胞间的接触，并通过重力作用来形成组织细胞。其平板型Gravityplus仪器，旨在应用手动和自动移液系统进行标准化和具重现性的制备，并保存微生物组织培养。仪器的单个组成部分由两个对立排列的漏斗状的结构组成，并以毛细管相连接，所产生的附着力和毛细管力可平衡稳定35~45μl的液滴。在Gravityplus平台上制备微生物组织，是通过移液器将细胞悬液从上面滴入漏斗状开口处来进行的。微生物组织的形成和熟化在悬滴中进行，根据培养细胞种类的不同大概需要2~4天（见图1）。


图2. Viaflo 96通道移液器效率高于手动移液器。
采集与检测的平台
为了长期性的培养及其后的工序（物质处理和分析等），可将微生物组织从Gravityplus平台上直接转移至专门开发的Gravitytrap平台上。Gravitytrap平台在微生物组织的培养、加工整理和研究方面具有如下优点：
平台具有非粘附性的和生物兼容的表面涂层，因而在塑料表面不会发生粘附情况；
平台底部透明，便于采用反转式亮区或荧光显微镜目视检查；
安全的介质更换，无损失微生物组织的风险。
将微生物组织从Gravityplus平台转至Gravitytrap平台的操作，可通过从漏斗形开口的上端加入足量的介质溶液轻松实现。随着体积的增大，微量生物组织最终滴落至Gravitytrap下端的空腔中（见图1）。
具有96通道的移液器Viaflo 96采用手动引导，其引擎符合人体工程学，使操作毫不费力。该移液器用于将容器中的试剂和样品转移到96孔或384孔中，或完成平台间的转换，因此可同时传输96个样品。

通过调节平台支座的位置，既可加工96位的平台，也可加工384位的平台。Viaflo 96有4个可交换的、体积范围为0.5~1250μl的移液器吸头，吸头间可于几秒内完成转换。对于要求苛刻的工序，如微生物组织的转移，可根据用户需要预设若干位置调节点。既能够将移液器管尖自动地导向加液孔，也可移动到某一纵向高度，这样的调节保证了各移液步骤的标准化和高重现性。移液器的管尖则保证了吸头的最佳位置，并使之准确地移至Gravityplus平台的入口处。

Viaflo96的时间优势
进行微生物组织培养的3个步骤（播种、介质更换、再移至Gravitytrap平台）所需的时间，是基于采用Viaflo 8和Viaflo 96时生产8个平板所需要的时间。实验表明，若采用Viaflo 96替代Viaflo 8，生产每个平板的时间会缩短43%。在介质更换时尤为省时，包含有4个移液步骤（见表1）。
根据微生物组织培养细胞大小的变化情况，摄取了不同配置的图像（500细胞/滴和2500细胞/滴），并测定了各自的体积大小（见图3）。
应用两种移液系统生产的微生物组织直径极为均匀，置信水平为3.7%~ 5.5%，对于不同平板而相同洞孔位置则为1.8%~2.9%。在假设其为完整球体的前提下，据此计算得到的微生物组织的体积分别为0.01cm3和0.053cm3，几乎与原来所用的细胞数量（500和2500细胞/滴）的比例相当。

自动化获得微小的体积改变
数据表明：应用Viaflo 8移液器和Viaflo 96移液器制备微生物组织时，所得到体积大小一致。考虑到涉及多样化的生物过程，对微生物组织培养以及细胞的成型过程发生影响，其体积大小的变异值较小，最大仅为5%。
与预想情况相符，应用Viaflo 96移液器制备微量生物组织，较应用Viaflo 8大大节省了生产时间，每个平板总的生产过程（播种、介质更换和转至Gravitytrap平台），可节省3.5min（43%）。
对于一次典型的具有10000个数据点的扫描而言，单纯的移液器操作即可从14h缩短到8h，同时不影响微生物组织培养的体积大小的均匀性。从每天工作8h和2h预处理数据出发，采用Viaflo 96可培养75个平板的微生物组织，而采用Viaflo 8则只能完成43个培养。此外，借助引擎驱动的Viaflo 96，减少了实验人员下臂和手关节的负担，从工效学的角度来讲也值得推荐。

自动化移液操作
自动化移液操作对于高重复率且变化微小的工作具有重要意义。在保证误差微小的同时可获得较高的重现性，自动化移液也有可能覆盖从微升至毫升的大范围应用。

       文章来源：实验与分析

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