Работа со сложными жидкостями без загрязнения и уноса с использованием смазочного материала

Том 12 научных докладов, номер статьи: 14486 (2022 г.) Цитировать эту статью

1338 Доступов

2 цитаты

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Перекрестное загрязнение биологических образцов во время обработки и подготовки является серьезной проблемой в лабораторных условиях, приводящей к ложноположительным или ложноотрицательным результатам. Остатки пробы, оставшиеся в кончиках пипеток, в значительной степени усугубляют эту проблему. Большинство наконечников для пипеток, представленных на рынке, изготовлены из гидрофобных полимеров, которые способны отталкивать жидкости с высоким поверхностным натяжением, однако они неэффективны при работе с жидкостями с низким поверхностным натяжением и вязкими жидкостями. Более того, гидрофобность наконечников пипеток может привести к гидрофобной адсорбции биомолекул, вызывая неточности и потерю точности во время пипетирования. Здесь мы предлагаем использовать технологию поверхности, пропитанной смазкой (LIS), для достижения омнифобных свойств наконечников пипеток. Используя универсальную и простую конструкцию, внутренний просвет имеющихся в продаже наконечников для пипеток был покрыт слоем фторсилана (FS) с помощью химического осаждения из паровой фазы (CVD). Наличие групп FS на кончиках подтверждено тестами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR). После смазки насадок фторсодержащей смазкой их всефобные и отталкивающие свойства резко усиливаются, что подтверждается измерениями статического и гистерезисного угла контакта. Отталкивание наконечников пипеток, наполненных смазкой, против физической адсорбции исследовали путем пипетирования пищевого красителя, а также образцов человеческой крови и сравнивали с необработанными наконечниками. Результаты показывают значительно меньшее количество остатков при использовании насадок, пропитанных смазкой, по сравнению с коммерчески доступными насадками. Мы также продемонстрировали, что наконечники, пропитанные смазкой, уменьшают бактериальное загрязнение внутреннего просвета на 3–6 логарифмов (более 99 %, в зависимости от размера наконечника) после пипетирования раствора бактерий вверх и вниз.

Унос жидкости в устройствах для работы с жидкостями может привести к провалу эксперимента, неточностям измерений и потере проб. Это основная причина перекрестного заражения в общенаучных процедурах, таких как бактериологические исследования, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и радиоиммуноанализ1,2,3,4. Например, в реакциях ПЦР-амплификации в криминалистической лаборатории небольшое количество загрязнения ДНК может привести к амплификации ДНК, что будет способствовать ложноположительной идентификации5. В таких случаях основной причиной загрязнения может быть пипетирование веществ с высокой вязкостью и низким поверхностным натяжением, которые могут прилипать к пластиковой поверхности пипетки, что приводит к неправильному выбросу на следующий тестовый образец6,7,8. Более того, остаточное загрязнение при пипетировании может привести к ошибочному определению объема, необходимости замены наконечников, выбросам углекислого газа и затратам, связанным с утилизацией одноразовых наконечников. Чтобы существенно свести к минимуму эффект переноса, в лабораторных рабочих зонах необходимы отдельные комплекты расходных материалов и оборудования, такие как пипетки, держатели для пробирок и центрифуги9,10,11. Одноразовые наконечники с фильтрами обычно рекомендуются в качестве основной стратегии предотвращения загрязнения, вызванного ампликонами, которые накапливаются внутри дозатора10,12,13,14. Однако одноразовые насадки неприменимы к автоматизированным роботизированным рабочим станциям, на которых используются фиксированные насадки15. В настоящее время внедрены методы предотвращения перекрестного загрязнения за счет увеличения расстояния между лунками и предотвращения непроизвольных движений по оси Z от роботизированного захвата во время переноса пластин10,16. Кроме того, современная литература предполагает, что фиксированные насадки, обработанные строгими процедурами промывания, могут служить жизнеспособной и эффективной альтернативой одноразовым насадкам16. Проблема переносимого загрязнения может быть распространена на другие формы лабораторного оборудования, такие как шприцы и иглы, используемые при удалении продуктов ПЦР с помощью роботизированной руки автоматизированных систем амплификации17. Потенциальное решение могло бы включать модификацию поверхности лабораторного оборудования, а именно наконечников пипеток, чтобы свести к минимуму проблему переноса проб.