میکروپیپت تک کاناله دارای یک کانال واحد هستند و به کاربران اجازه می دهد تا فقط یک مقدار واحد را انتقال دهند. این نوع میکروپپیت ها معمولاً در آزمایشگاه‌هایی با توان عملیاتی کم مورد استفاده قرار می‌گیرند. مثلا در کارهای مربوط به تحقیق و توسعه. اما افزایش توان عملیاتی در آزمایشگاه می تواند بازده کارهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی را به میزان زیادی افزایش دهد. با این حال، ستاپ تست های آزمایشگاهی با نمونه‌ها و تکرارهای متعدد، می‌تواند خسته‌کننده باشد. در این حالت، استفاده از میکروپیپت های تک کاناله برای هر نمونه و انتقال معرف ها، به یک کار طاقت فرسا و سنگین تبدیل می شود. با فشردن و رها کردن مکرر پیستون میکروپیپت برای پر کردن یک پلیت ۹۶ یا ۳۸۴ خانه، کاربر خسته شده و این امر منجر به انتقال ناسازگار مایع و نتایج غیرقابل اعتماد می‌شود. حرکات تکراری مرتبط با پیپتینگ می تواند به دست، بازو و شانه فشار وارد کرده و به آنها آسیب برساند (برای مطالعه بیشتر اینجا کلیک کنید). میکروپیپت های چند کاناله راه حلی برای این مشکل ارائه می دهند. این نوع میکروپیپت ها با انتقال چندین نمونه به طور همزمان، تکرارپذیری تست ها را افزایش داده و تعداد عملیات های پیپتینگ را کاهش می دهند.
سمپلر چند کاناله که به عنوان میکروپیپت چند کاناله نیز شناخته می‌شود، ابزاری آزمایشگاهی است که کاربران را قادر می‌سازد تا چندین حجم مایع را به طور همزمان آسپیراسیون یا توزیع کنند. این ابزار معمولاً دارای ۸، ۱۲یا ۱۶ کانال است، اما برنامه های کاربردی با توان عملیاتی بالا ممکن است به مدل هایی با ۲۴، ۹۶یا ۳۸۴ کانال نیاز داشته باشند. علاوه بر این، آزمایشگاه‌هایی که با فرمت‌های مختلف آزمایشگاهی کار میکنند، می‌توانند میکروپیپت‌های با فاصله بین کانالی قابل تنظیم را انتخاب کنند . تعداد کانال های این نوع میکروپپیت ها نیز ۴، ۶، ۸ یا ۱۲کانال می باشد. میکروپیپت های چند کاناله برای پردازش سریع و دقیق تعداد زیادی از نمونه ها طراحی شده اند و در عین حال خطر خطای انسانی و آسیب های فشاری مکرر را کاهش می دهند. این ابزارهای همه کاره برای زیست شناسی مولکولی، بیوشیمی، کشف دارو و سایر زمینه های تحقیقاتی که نیاز به جابجایی کارآمد مایع دارند، ایده آل هستند.
با افزایش استفاده از پلیت های میکروتیتر برای پاسخگویی به نیازهای بهره وری، نیاز به میکروپیپت های چند کاناله نیز افزایش یافته است. رشد بازار کشف دارو و تکنیک هایی مانند تست های سرولوژیکی، زیست شناسی مولکولی، سنجش های ایمونولوژی، غربالگری با توان بالا و واکنش زنجیره ای پلیمراز به سرعت استفاده از پلیت های میکروتیتر را گسترش داده است. ماهیت چنین تست هایی، نیاز به افزایش بهره وری در عین حفظ صحت و دقت، به علاوه تمایل به کاهش آسیب فشار مکرر (RSI)، تقاضا برای میکروپیپت های چند کاناله ارگونومیک، با صحت و دقت بالا را افزایش داده است.
مراحل پیپتینگ با استفاده از میکروپیپت های چند کاناله به حداقل می رسد
بیشتر کارهای آزمایشی در تیوب های مجزا و استفاده از میکروپیپت های تک کانالی آغاز می شود. پس از ایجاد پروتکل‌ها، گام بعدی افزایش مقیاس تحقیقات و اجرای تست های آزمایشگاهی در مقیاس بزرگتر یا آزمایش‌های پیلوت بزرگتر است که اغلب در پلیت های میکروتیتر ۹۶ خانه انجام می‌شود. استفاده از میکروپیپت های تک کاناله در این مرحله می تواند بسیار وقت گیر و خسته کننده باشد. آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چه تعداد پیپتینگ برای انجام PCR در یک پلیت ۹۶ خانه مورد نیاز هست؟ به عنوان مثال، با استفاده از یک میکروپیپت تک کاناله دستی، باید ۶۷۲ بار پیپتینگ (ریختن ۷ نوع معرف در 96 چاهک) انجام داد. این تعداد پیپتینگ، با یک میکروپیپت تک کاناله حتی با طراحی بسیار ارگونومیک و انجام روش های صحیح پیپتینگ می تواند باعث خستگی دست و افزایش خطر RSI شود. متعاقبا، خستگی دست ها می تواند خطاهایی را اعمال کند که در نتیجه، تأثیرات مخربی بر صحت و دقت نتایج خواهد داشت. این کار ممکن است منجر به تکرار آزمایشات شود که نه تنها باعث هدر رفت معرف های ارزشمند شده، بلکه باعث کاهش بهره وری و بنابراین کاهش مزایای استفاده از میکروپلیت های ۹۶خانه می شود. پلیت های میکروتیتر، دلیل طراحی میکروپیپت های چند کاناله هستند. با یک میکروپیپت ۸ کاناله دستی می توان، تنها با ۸۴ پیپتینگ (بجای ۶۷۲ بار)، PCR را در یک پلیت ۹۶ خانه انجام داد. با میکروپیپت ۱۲ کاناله دستی تعداد مراحل پیپتینگ می تواند تا ۵۶ بار کاهش یابد. این کار، تاثیر قابل توجهی را از نظر صرفه جویی در زمان، کاهش خطرات RSI، حفظ دقت و صحت میکروپیپت و بهبود بهره وری آزمایشگاه دارد.
با استفاده از یک میکروپیپت الکترونیکی ۸ یا ۱۲ کاناله که دارای عملکرد خودکار multi-dispense است، تعداد مراحل پیپتینگ باز هم کاهش یافته و سطحی از اتوماسیون را در آزمایشگاه ایجاد می کند. با استفاده از این عملکرد، محلول به میزان کلی مورد نیاز، در یک مرحله کشیده شده و سپس به دفعات و در حجم های کمتر و مورد نیاز در چاهک های ۹۶خانه ریخته می شود. در این حالت زمان انجام PCR، در این پلیت ها با استفاده از میکروپیپت‌های چند کاناله الکترونیکی باز هم کاهش می‌یابد.
ساختار میکروپپیت چندکاناله
از نظر ساختار، عملکرد، قطعات و کاربرد، میکروپیپت چند کاناله مشابه ساختار میکروپیپت تک کاناله است با این تفاوت که تعداد کانال های آن و در نتیجه تعداد سرسمپلرهای قابل اتصال به آن متغیر است. در آزمایشگاه هایی که به طور مکرر با نمونه های معرف ها/نمونه ها مشابه کار می کنند، میکروپیپت چند کاناله ار نظر عملکرد، بهتر از میکروپیپت تک کاناله است. شکل زیر ساختار کلی یک میکروپیپت چند کاناله را از نمای روبرو نشان می هد. اجزای موجود در این نوع میکروپپیت عبارتند از: دکمه حجم برداری، پیچ تنظیم حجم (که گاهی اوقت با دکمه حجم برداری مشترک است)، دکمه اجکتور تیپ، نمایشگر حجم، محور نگهدارنده کانال ها و محل اتصال تیپ.
.
چالش های استفاده از میکروپیپت های چندکاناله
میکروپیپت‌های چند کاناله سال‌هاست که در دسترس هستند، اما استفاده از آنها بسیار دشوار است. مشکلات زیادی در زمینه برداشتن سرسمپلر، آسپیراسیون ناهماهنگ نمونه و نیاز به اعمال نیروهای زیاد برای بیرون راندن تیپ در مورد آنها مطرح است. چنین مشکلاتی استفاده از این نوع میکروپیپتها بویژه انواع 12 کاناله را محدود کرده است. اخیراً پیشرفت‌های جدیدی برای حل این مشکلات در زمینه استفاده از میکروپیپت‌های چند کاناله حاصل شده است.
یک مولفه ضروری در مورد میکروپیپت های چند کاناله کارآمد، سرسمپلرهای استفاده شده و تناسب آنها با میکروپیپت است. بسیاری از میکروپیپت های چند کاناله موجود در بازار به نیروی زیادی برای برداشتن متناسب سرسمپلرها در تمام کانال ها یا تنظیم تیپ ها بصورت دستی قبل از استفاده نیاز دارند که زمانبر است. برای فیت کردن تیپ ها، محققان اغلب بهنگام برداشتن تیپ ها، آنها را روی رک فشار می دهند یا جابجا میکنند، و پس از آن، تیپ را با دست محکم میکنند تا کاملا محکم شود. این روش های خسته کننده می تواند منجر به کاهش بهره وری و آلودگی احتمالی شود. تیپ هایی که هم با نیروی زیاد به میکروپپیت متصل می شوند هنگام اجکت تیپ، به سختی خارج شده و باز هم باعث اعمال فشار بیشتر به دست کاربر می شوند. از طرف دیگر اتصال ضعیف تیپ، بدلیل نشت هوا، باعث حجم برداری نادرست و هدر رفت نمونه ها و معرف ها می شود و باز هم باعث تاثیرگذاری در نتایج شده و نیاز به تکرار آنها را مطرح می کند. بنابراین، هنگام انتخاب میکروپیپت و تیپ باید اطمینان حاصل شود که استفاده از تیپ های نامناسب و بی کیفیت، باعث کاهش مزایای استفاده از میکروپیپت های چند کاناله نمی شود.
تفاوت بین میکروپیپت های تک کاناله و چندکاناله
تعداد کانال ها
عملکرد میکروپیپت های چند کاناله مانند میکروپیپت های تک کاناله است، با این تفاوت که این نوع میکروپپیت ها دارای تعداد متغیر کانال هستند و می توانند به تعداد بیشتر تیپ متصل شوند. از این نوع میکروپپیت ها برای توزیع مقادیر مساوی مایع به طور همزمان استفاده می شود. تعداد کانال های متداول، ۸ یا ۱۲عدد بوده، اما میکروپپیت های دارای ۴، ۶، ۱۶ و ۴۸ کانال نیز موجود هستند. با استفاده از این نوع میکروپیپت ها، پر کردن سریع پلیت های میکروتیتر ۹۶، ۳۸۴، یا ۱۵۳۶خانه، در کاربردهایی نظیر تکثیر DNA، تست الایزا، مطالعات سینتیکی و غربالگری مولکولی، بسیار سریع و آسان می شود. همانطور که گفته شد، با استفاده از میکروپیپت های چند کاناله، تعداد مراحل پیپتینگ به طور چشمگیری کاهش می یابد. در زیر تعداد مراحل پیپتینگ مورد نیاز برای میکروپپیت های تک ، ۸ و ۱۲ کاناله در یک پلیت ۹۶ خانه و با ۶ معرف نشان داده شده است.
میکروپیپت تک کاناله: ۵۷۶بار
میکرو پیپت ۸ کاناله: ۷۲بار
میکروپپیت ۱۲کاناله: ۴۸ بار
حداکثر میزان حجم انتقالی
یکی از تفاوت‌های کلیدی بین میکروپیپت‌های تک کاناله و چند کاناله، حجمی است که به ازای هر چاهک می‌توان در یک زمان انتقال داد. به طور کلی با استفاده از میکروپپیت های چندکاناله نمی توان حجم زیادی را به ازای هر تیپ انتقال داد. حجمی که یک میکروپیپت تک کاناله می تواند انتقال دهد بین ۰.۱ تا ۱۰۰۰۰میکرولیتر است، اما محدوده حجم یک میکروپیپت چند کاناله بین ۰.۲ تا ۱۲۰۰میکرولیتر است.
برداشت نمونه
در کل، استفاده از میکروپیپت های چند کاناله نسبت به میکروپیپت های تک کاناله سخت تر است. برداشتن تیپ توسط میکروپیپت های چند کاناله سخت بوده و گاهی اوقات باعث حجم برداری ناسازگار نمونه ها بدلیل عدم تناسب یکسان تیپ ها در کانال های مختلف می شود. البته امروزه مدل‌های جدیدتری نیز در دسترس هستند که کاربرپسندتر هستند و تا حدودی این مشکلات را برطرف میکنند. همچنین شایان ذکر است که اگرچه حجم برداری مایع با میکروپیپت چند کاناله ممکن است دقت کمتری را داشته باشد، اما با در نظر گرفتن عدم دقتی که در نتیجه خطای حاصل از خستگی کاربر ایجاد می شود، رفع شده و به احتمال زیاد به طور کلی دقیق تر از میکروپپیت های تک کاناله است.
کاهش خطای انسانی
با کاهش تعداد مراحل پیپتینگ، احتمال خطای انسانی به شدت کاهش می یابد. تغییرپذیری ناشی از خستگی و بی حوصلگی حذف شده و در نتیجه داده ها و نتایج قابل اعتماد و قابل تکرار هستند.
تعمیر
شاید هنگام خرید میکروپیپت دقت نکنید، اما ساختارداخلی برخی از میکروپیپت های چند کاناله قابل تعمیر نیست. این بدان معناست که اگر یک کانال آسیب ببیند، ممکن است کل ساختار داخلی نیاز به تعویض داشته باشد. بنابراین در هنگام خرید میکروپپیت چندکاناله این نکته را مد نظر داشته باشید.
بررسی صحت و دقت (بررسی وضعیت کالیبراسیون)
مانند سایر میکروپپیت ها، بررسی منظم عملکرد و کالیبراسیون میکروپیپت های چند کاناله برای اطمینان از صحت و دقت آنها ضروری است. مشکلات احتمالی قبل از تاثیر بر نتایج آزمایشگاهی ، باید شناسایی و اصلاح شوند. برای بررسی دقیق و قابل اعتماد، نیاز به پرسنل واجد شرایط، با تجربه، تجهیزات آزمایشی کالیبره مناسب و محیط کنترل شده آزمایشی است. حجم برداری مناسب و روش های مناسب با قابلیت تکرارپذیری نیز به همان اندازه مهم هستند. به طور خلاصه، آزمایشگاه باید صلاحیت کامل برای بررسی و انجام کالیبراسیون را طبق استانداردهای بین المللی را داشته باشد. استاندارد EN ISO8655:2002 ، یک استاندارد بین المللی برای دستگاه های حجمی پیستونی (میکروپیپت) می باشد. این استاندارد، مشخصات میکروپیپت را هم برای تولید کنندگان و هم برای خدمات فنی وکاربران مشخص کرده و روش های تست، شرایط تست و حتی تأثیر منابع مختلف خطا در پیپتینگ را بیان می کند. استاندارد ISO 8655-6 مشخصات و روش‌های تستی را که توسط آن میکروپیپت‌های چند کاناله نیز کالیبره و اعتبارسنجی می‌شوند، تشریح می‌کند. در این استاندارد آمده است: «به منظور تست میکروپپیت، هر کانال باید به عنوان یک کانال واحد در نظر گرفته شود و به همین ترتیب مورد بررسی و گزارش قرار گیرد».
بنابراین، برای مطابقت با استاندارد، آزمایش عملکرد میکروپیپت چند کاناله باید برای هر کانال انجام شود. اگرچه تمام کانال ها با یک مکانیسم عملیاتی یکسان فعال می شود، اما با بررسی هر کانال، اطمینان حاصل می شود که مایع در تمام کانال ها با پارامترهای یکسان رفتار می کند. با این حال، بررسی کالیبراسیون کامل در تمام کانال های میکروپپیت های ۸ و۱۲ کاناله می تواند بسیار وقت گیر باشد.هرچه یک میکروپیپت کانال های بیشتری داشته باشد، زمان بیشتری برای کالیبره کردن آن مورد نیاز است. بررسی کالیبراسیون استاندارد در میکروپیپت ۱۲ کاناله به ۴۸ مرحله پیپتینگ و توزین (۲ حجم با ۲ تکرار در ۱۲کانال) نیاز دارد. هنگامی که اینکار به صورت دستی انجام می شود، هر یک از این اندازه گیری ها تقریباً ۲ دقیقه طول می کشد، یعنی در مجموع بیش از ۱.۵ ساعت برای بررسی یک میکروپیپت زمان نیاز است. هر چند این مراحل وقت گیر و خسته کننده است ولی برای اطمینان از صحت و دقت میکروپیپت چند کاناله لازم و ضروری است. برای مطالعه بیشتر در زمینه صحت و دقت اینجا کلیک کنید.
:
میکروپیپت های چند کاناله دارای قابلیت تنظیم فاصله بین کانال ها
انتقال نمونه‌ها بین ظروف مختلف آزمایشگاهی با شکل های مختلف یک کار چالش برانگیز برای محققین است. برای اینکار محققین مجبورند در کارهایی مانند بارگذاری ژل، انتقال مایع از تیوب به پلیت، یا انتقال مایع بین میکروپلیت های ۹۶خانه به ۳۸۴خانه، از میکروپیپت های تک کاناله استفاده کنند که نه تنها خسته کننده است، بلکه مستعد خطا نیز می باشد. بعنوان مثال دیگر، اگر محقق نیاز به انتقال نمونه‌ها از لوله‌های میکروفیوژ به پلیت داشته باشد، میکروپیپت‌های چند کاناله استاندارد کارا نیستند، زیرا فاصله مورد نیاز بین تیپ ها در هنگام کار با تیوب ها و چاهک های پلیت ها متفاوت است. پس محقق چاره ای جز انجام صدها پیپتینگ با یک میکروپیپت تک کاناله ندارد. برای رفع این مشکل، امروزه میکروپیپت هایی معرفی شده اند که در آنها می توان فاصله بین کانال ها را تغییر داد.
.
این نوع میکروپپیت ها مزایای میکروپیپت های چند کاناله را با قابلیت انتقال مایع ترکیب می کنند. تنظیم فاصله کانال ها باعث می شود تا این نوع میکروپیپت ها با تیوب های ۲ یا ۱.۵ میلی لیتری، ژل های آگارز و پلیت های ۱۲، ۲۴، ۴۸، ۹۶یا ۳۸۴خانه ای منطق شوند. پیچ تنظیم در این میکروپپیت ها به نحوی تنظیم شده است که باعث لرزش آن بعد از آسپیراسیون مایع در تیپ ها نشده و تضمین می کند که مایع داخل تیپ در طی تنظیمات فاصله کانال ها دست نخورده باقی می ماند. این نوع میکروپپیت ها فعلا زیاد متداول نیستند، ولی این امکان را فراهم می کنند که به سرعت مایعات را بین ظروف و مقصدهای مختلف انتقال داده و باعث صرفه جویی و تکرارپذیری بیشتر می شوند. با استفاده از این ابزار انعطاف‌پذیر و ارگونومیک، محققین می‌توانند آزمایش‌های دقیق و قابل تکرار با توان بالا، مانند آنالیز FACS، سنجش‌های مبتنی بر سلول، PCR، ELISA، غربالگری دارو و کشت سلولی را انجام دهند، در حالی که در زمان صرفه‌جویی میکنند و از آسیب جلوگیری میکنند.
میکروپیپت های چند کاناله الکترونیکی نیز دربازار موجود هستند. در این نوع میکروپپیت ها، به جای دکمه تنظیم حجم و پیستون، دکمه هایی برای تغییر حجم و شروع فرآیند پیپتینگ تعبیه شده است و فرآیند حجم برداری بصورت الکترونیکی و با دقت بیشتر انجام می شود.
میکروپیپت های چند کاناله ابزارهای ارزشمندی برای هر آزمایشگاهی است که با تعداد زیاد نمونه ها سر و کار دارند. هر گونه افزایش جزئی در پیچیدگی استفاده از میکروپیپت های چند کاناله، به میزان زیادی با کاهش خالص بار کاری و کاهش تعداد مراحل پیپتینگ مورد نظر، جبران می شود. همه اینها به معنای بهبود راحتی کاربر و کاهش خطای کاربر است.
منابع :
https://www.the-scientist.com/research-products-blog/transforming-multichannel-pipettes-68870
https://www.sterilab.co.uk/news/single-channel-vs-multi-channel-pipettes
https://www.integra-biosciences.com/global/en/multichannel-pipettes-or-multichannel-micropipettes
کارشناسی ارشد ژنتیک انسانی و علاقمند به نویسندگی و ترجمه در حوزه علوم آزمایشگاهی، ژنتیک، علوم سلولی-مولکولی و تجهیزات آزمایشگاهی. مترجم زبان انگلیسی از سال ۱۳۹۰