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Microplaca

Placas de microtitulación con 96, 384 y 1536 pocillos Una microplaca , también conocida como placa de microtitulación , placa de micropocillos o placa multipocillo , [ 1 ] es un...

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Placas de microtitulación con 96, 384 y 1536 pocillos

Una microplaca , también conocida como placa de microtitulación , placa de micropocillos o placa multipocillo , [ 1 ] es una placa plana con múltiples "pocillos" que se utiliza como pequeños tubos de ensayo. La microplaca se ha convertido en una herramienta estándar en la investigación analítica y en los laboratorios de diagnóstico clínico. Un uso muy común es en el ensayo inmunoenzimático (ELISA), la base de la mayoría de las pruebas de diagnóstico médico modernas en humanos y animales.

Una microplaca suele tener 6, 12, 24, 48, 96, 384 o 1536 pocillos para muestras dispuestos en una matriz rectangular 2:3 . Algunas microplacas se han fabricado con 3456 o 9600 pocillos, y se ha desarrollado un producto de "cinta de matriz" que proporciona una tira continua de microplacas grabadas en una cinta de plástico flexible. [ 2 ]

Cada pocillo de una microplaca suele contener entre decenas de nanolitros [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] y varios mililitros de líquido. También se pueden usar para almacenar polvo seco o como soportes para insertar tubos de vidrio. Los pocillos pueden ser circulares o cuadrados. Para aplicaciones de almacenamiento de compuestos, se prefieren los pocillos cuadrados con tapas de silicona ajustadas. Las microplacas se pueden almacenar a bajas temperaturas durante largos periodos, se pueden calentar para aumentar la velocidad de evaporación del disolvente de sus pocillos e incluso se pueden sellar térmicamente con papel de aluminio o película transparente. Las microplacas con una capa de material filtrante incorporada fueron desarrolladas a principios de la década de 1980 por varias empresas, y hoy en día existen microplacas para casi todas las aplicaciones en la investigación en ciencias de la vida que implican filtración, separación, detección óptica, almacenamiento, mezcla de reacciones, cultivo celular y detección de actividad antimicrobiana. [ 7 ]

El enorme crecimiento en los estudios de células vivas completas ha dado lugar a una gama completamente nueva de productos de microplacas que se " tratan para cultivo de tejidos " especialmente para este trabajo. Las superficies de estos productos se modifican mediante una descarga de plasma de oxígeno para hacerlas más hidrofílicas, de modo que resulte más fácil para las células adheridas crecer en la superficie, que de otro modo sería fuertemente hidrofóbica .

Robot para manipulación de líquidos para 96 ​​pozos

Varias empresas han desarrollado robots específicamente para manipular microplacas. Estos robots pueden ser manipuladores de líquidos que aspiran o dispensan muestras líquidas desde y hacia estas placas, o "transportadores de placas" que las trasladan entre instrumentos, apiladores de placas que almacenan las microplacas durante estos procesos, sistemas de almacenamiento de placas para almacenamiento a largo plazo, lavadoras de placas para procesar placas, selladoras térmicas de placas para aplicar sellos térmicos, desselladores para retirar sellos térmicos o incubadoras de microplacas para garantizar una temperatura constante durante las pruebas. Las empresas de instrumentación han diseñado lectores de placas que pueden detectar eventos biológicos, químicos o físicos específicos en muestras almacenadas en estas placas. También se ha desarrollado un lector de placas especializado que puede realizar el control de calidad del contenido de los pocillos de las microplacas, capaz de identificar pocillos vacíos, pocillos llenos y precipitados. [ 8 ]

Fabricación y composición

El proceso de fabricación más común es el moldeo por inyección , que utiliza materiales como poliestireno, polipropileno y cicloolefina para diferentes necesidades de resistencia a la temperatura y a los productos químicos. El vidrio también es un material posible, y el termoformado al vacío puede utilizarse con muchos otros plásticos, como el policarbonato.

Las microplacas se fabrican a partir de una variedad de materiales:

  • El poliestireno (PS) es el más común y se utiliza para microplacas de detección óptica de alta claridad. Se puede colorear de blanco mediante la adición de dióxido de titanio para la detección por absorbancia óptica o luminiscencia , o de negro mediante la adición de carbono para ensayos biológicos fluorescentes . Sin embargo, tiene poca resistencia a los disolventes orgánicos. Además, comienza a fundirse alrededor de los 80 °C, por lo que no se puede esterilizar en autoclave. [ 9 ]
  • El polipropileno (PP) se utiliza para la fabricación de placas sometidas a grandes variaciones de temperatura, como el almacenamiento a −80  °C y los ciclos térmicos. Posee excelentes propiedades para el almacenamiento a largo plazo de nuevos compuestos químicos y una alta resistencia a los disolventes orgánicos. Puede esterilizarse mediante autoclave a 121 °C. [ 9 ] Se ha informado que las sustancias lixiviables, incluidos los plastificantes (p. ej., ftalatos), los blanqueadores y los metales pesados ​​( cobalto ), son más preocupantes en las placas de PP que en las de PS. [ 9 ]
  • Las cicloolefinas ( COP y COC ) se utilizan actualmente para construir microplacas que transmiten luz ultravioleta cercana , lo que permite aplicaciones como ensayos de proteínas mediante mediciones de absorbancia a 280 nm . Sin embargo, la COC tiene poca resistencia a los disolventes orgánicos.
  • El policarbonato (PC) es barato y fácil de moldear, y se ha utilizado para microplacas desechables para el método de amplificación de ADN mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) .
  • El vidrio o el cuarzo también se utilizan, aunque con menos frecuencia y a un precio bastante elevado, para construir microplacas para aplicaciones especiales que requieren una resistencia extrema a los disolventes orgánicos y/o las propiedades superficiales del vidrio, o la capacidad de transmisión de luz ultravioleta C del cuarzo.

Las microplacas compuestas, incluidas las placas con fondo filtrante, las placas de extracción en fase sólida (SPE) e incluso algunos diseños avanzados de placas de PCR, utilizan múltiples componentes y/o materiales que se moldean por separado y luego se ensamblan para formar un producto terminado. Ahora, las placas ELISA se pueden ensamblar a partir de doce tiras separadas de ocho pocillos, lo que facilita el uso parcial de una placa.

Formatos y esfuerzos de estandarización

Las microplacas se producen con la misma huella estandarizada, [ 10 ] [ 11 ] pero utilizando una variedad de formatos (ver tabla a continuación), materiales (ver sección anterior ), alturas de placa, número de pocillos, formas de pocillos y alturas de fondo de pocillos, siendo algunas de estas características más variadas entre fabricantes que otras (ver sección a continuación ).

También existen placas menos comunes de 192 y 768 pocillos. [ 12 ]

Esfuerzos de estandarización

La Sociedad de Ciencias Biomoleculares intentó estandarizar las microplacas con las normas ANSI (ANSI/SBS 1-2004, ANSI/SBS 2-2004, ANSI/SBS 3-2004, ANSI/SBS 4-2004). [ 13 ] Estas normas se han actualizado y ahora se conocen como las normas ANSI SLAS .

Huella y brida (estandarizadas)

Las normas ANSI SLAS para microplacas definen una huella y una geometría de brida inferior. Estos diseños de huella y brida suelen ser respetados rigurosamente por todos los fabricantes de microplacas.

muesca en la esquina

Aunque en los dibujos ANSI SLAS se muestra una muesca en la esquina A1 (superior izquierda), y muchas microplacas implementan esta muesca en la esquina A1, en realidad la "cantidad y ubicación de los chaflanes es opcional", [ 14 ] [ 15 ] por lo que en la práctica la presencia o ausencia de muescas en las esquinas adicionales (es decir, la inferior izquierda) es una implementación propietaria que causa dificultades con la compatibilidad cruzada de accesorios, como con las tapas de las microplacas que también pueden implementar la muesca en la esquina correspondiente.

Posición del pozo (estandarizada)

La posición de los pocillos también está estandarizada, pero solo para placas de 96, 384 y 1536 pocillos. Los fabricantes suelen respetar estas normas:

Las placas de 96 pocillos tienen una  separación entre pocillos de 9 mm, las de 384 pocillos de 4,5  mm y las de 1536 pocillos de 2,25  mm. Una característica destacable es que la disposición de los pocillos es simétrica cuando la placa gira 180° alrededor de su eje Z (eje de altura). Por lo tanto, los instrumentos científicos que utilizan microplacas pueden aceptar la placa en una de dos orientaciones: la correcta o girada 180°.

Otras variantes, como las placas de 24 pocillos, no están contempladas en la norma, pero existe una norma de facto para implementarla en placas de 24 pocillos aplicando el mismo factor de escala que en la transición de 384 a 96 pocillos, es decir, los pocillos de 24 tienen una  separación de 18 mm.

En buena forma

Cabe destacar que la forma y el diámetro del pozo no están estandarizados y existen varias implementaciones patentadas. Esto genera dificultades con la compatibilidad cruzada de accesorios, como las tapas para microplacas .

Los pocillos dentro de la microplaca están disponibles en diferentes formas:

  • pozo redondo
  • pozo cuadrado

Los pozos también presentan diferentes geometrías en el fondo:

Los pozos redondos, en particular, suelen venir en unos pocos diámetros:

Cota del fondo del pozo

La incorporación más reciente a los estándares de microplacas ANSI SLAS fue la inclusión de un estándar para el fondo de los pozos. Sin embargo, el estándar solo especifica definiciones y métodos de prueba para la "Elevación del Fondo del Pozo de la Microplaca (WBE)", la "Variación de la Elevación del Fondo del Pozo (WBEV)" y la "Variación de la Elevación del Fondo del Pozo Interno (IWBEV)", pero no establece un valor preferido ni límites para dichas definiciones dimensionales. Por lo tanto, todas las alturas del fondo de los pozos son actualmente implementaciones propietarias sin un estándar claro de facto . Esta falta de estandarización puede causar dificultades en aplicaciones como la inyección automatizada de agujas en automuestreadores .

Altura estándar de la microplaca

También se define la altura de una microplaca estándar; sin embargo, en ocasiones los fabricantes no la respetan, incluso si cumplen con los estándares de huella y brida.

Variantes de microplacas con mayor altura

También existen microplacas de pocillos profundos, a veces denominadas "bloques". A diferencia de las placas de altura normal, la norma de altura ANSI SLAS 2-2004 [ 23 ] no define una altura estándar para las placas de pocillos profundos (bloques). Las placas de pocillos profundos suelen seguir una altura estándar de facto de 44  mm.

También se comercializan placas de depósito. [ 24 ] Estas placas tienen columnas de pocillos (como las de 96, 24, etc.) que se fusionan en pocillos individuales, lo que proporciona un volumen adicional para pipetas multicanal. Al igual que las placas o bloques de pocillos profundos, suelen tener una altura estándar de facto  de 44 mm.

Afueras

Las microplacas utilizadas para PCR están diseñadas para tener un grosor de pared notablemente menor que las microplacas estándar ANSI/SLAS (para permitir una mejor conducción térmica ) y vienen en diferentes tipos de "faldón": faldón completo, medio faldón o semifaldón, y sin faldón. El faldón es análogo a la huella y el reborde de las normas ANSI/SLAS, por lo que, si bien la mayoría de las microplacas de PCR con faldón completo pueden cumplir con las normas ANSI/SLAS, otras desviaciones, como las semifaldillas u otras, no cumplen con dichas normas.

Historia

Un lavador de microplacas comercial

La primera microplaca fue creada en 1951 por el húngaro Dr. Gyula Takátsy , quien mecanizó seis filas de 12 "pocillos" en Lucite . [ 12 ] [ 25 ] [ 26 ] Posteriormente, el Dr. John Louis Sever modificó el diseño húngaro para crear una placa de 96 pocillos, que publicó en 1962. [ 27 ] Sin embargo, el uso común de la microplaca comenzó a finales de la década de 1980, cuando John Liner introdujo una versión moldeada. Para 1990, había más de 15 empresas que producían una amplia gama de microplacas con diferentes características. Se estima que solo en el año 2000 se utilizaron 125 millones de microplacas. [ 28 ] La palabra "Microtiter" es una marca registrada de Thermo Electron OY ( Marca registrada en EE. UU. 754,087 ).

Otros nombres comerciales para las microplacas incluyen Viewplate y Unifilter (introducida a principios de la década de 1990 por Polyfiltronics y vendida por Packard Instrument, que ahora forma parte de PerkinElmer).

En 1996, la Sociedad para el Cribado Biomolecular (SBS), posteriormente conocida como Sociedad para las Ciencias Biomoleculares, inició una iniciativa para crear una definición estándar de microplaca. En 2003, el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) propuso y publicó una serie de estándares en nombre de la SBS. Estos estándares rigen diversas características de una microplaca, incluyendo la posición de los pocillos (pero no su forma, profundidad ni diámetro), así como las propiedades de la placa, lo que permite la interoperabilidad entre microplacas, instrumentación y equipos de diferentes proveedores, y es particularmente importante en la automatización de laboratorios . En 2010, la Sociedad para las Ciencias Biomoleculares se fusionó con la Asociación para la Automatización de Laboratorios (ALA) para formar una nueva organización, la Sociedad para la Automatización y el Cribado de Laboratorios (SLAS). A partir de entonces, los estándares de microplacas se conocen como estándares ANSI SLAS.

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Instrumentos médico-científicos" . Archivado del original el 6 de febrero de 2011. Consultado el 6 de febrero de 2011 .
  2. ↑ Elaine May (15 de junio de 2007). <date>/url=http://www.genengnews.com/articles/chtitem.aspx?tid=2136 "Cinta de matriz para genotipado miniaturizado" . Genetic Engineering & Biotechnology News . Mary Ann Liebert, Inc. pág. 22. Archivado del original el 24 de febrero de 2009. Recuperado el 6 de julio de 2008. (subtítulo) Procesamiento de cientos de equivalentes de microplacas sin equipos complejos de manipulación de placas. 
  3. ^ Lindström, Sara; Eriksson, Malin; Vazin, Tandis; Sandberg, Julia; Lundeberg, Joakim; Frisén, Jonás; Andersson-Svahn, Helene (1 de enero de 2009). "Chip de micropocillos de alta densidad para cultivo y análisis de células madre" . MÁS UNO . 4 (9) e6997. Código Bib : 2009PLoSO...4.6997L . doi : 10.1371/journal.pone.0006997 . ISSN 1932-6203 . PMC 2736590 . PMID 19750008 .   
  4. ↑ Weibull, Emilie; Antypas, Haris; Kjäll, Peter; Brauner, Annelie; Andersson-Svahn, Helene; Richter-Dahlfors, Agneta (2014-09-01). "Cultivos bacterianos a nanoescala para pruebas fenotípicas multiplexadas de susceptibilidad a antibióticos" . Journal of Clinical Microbiology . 52 (9): 3310– 3317. doi : 10.1128/JCM.01161-14 . ISSN 1098-660X . PMC 4313156. PMID 24989602 .   
  5. ↑ Lindström, Sara; Larsson, Rolf; Svahn, Helene Andersson (2008-03-01). "Hacia el cultivo y análisis de células/clones individuales de alto rendimiento". Electrophoresis . 29 (6): 1219– 1227. doi : 10.1002/elps.200700536 . ISSN 0173-0835 . PMID 18288779 . S2CID 25258352 .   
  6. ↑ Antypas, H.; Veses-Garcia, M.; Weibull, E.; Andersson-Svahn, H.; Richter-Dahlfors, A. (2018). "Una plataforma universal para la selección y el cribado fenotípico de alta resolución de mutantes bacterianos utilizando la lámina de nanopocillos" . Lab on a Chip . 18 (12): 1767– 1777. doi : 10.1039/c8lc00190a . ISSN 1473-0197 . PMC 5996734. PMID 29781496 .   
  7. ↑ Inglin, Raffael C. (2015). "Ensayos de cribado de alto rendimiento para actividades antibacterianas y antifúngicas de especies de Lactobacillus". Journal of Microbiological Methods . 114 (julio de 2015): 26–29 . doi : 10.1016/j.mimet.2015.04.011 . PMID 25937247 . 
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  9. 1 2 3 "Información básica sobre plásticos" . Enzyscreen . Consultado el 1 de noviembre de 2024 .
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  13. 1 2 SLAS, ANSI. "ANSI SLAS 3-2004 - Dimensiones de la brida exterior inferior" (PDF) . Consultado el 20 de abril de 2023 .
  14. ↑ SLAS, ANSI. "ANSI SLAS 4-2004 - Posiciones de los pocillos para microplacas" (PDF) . Consultado el 20 de abril de 2023 .
  15. ↑ Bio-One, Greiner. "Dibujo del cliente: microplaca de 96 pocillos, PP" (PDF) . Consultado el 21 de abril de 2023 .
  16. ↑ SLAS, ANSI. "ANSI SLAS 6-2012 - Elevación del fondo del pozo para microplacas" (PDF) . Consultado el 20 de abril de 2023 .
  17. ↑ SLAS, ANSI. "ANSI SLAS 2-2004 - Dimensiones de altura para microplacas" (PDF) . Consultado el 20 de abril de 2023 .
  18. ↑ SLAS, ANSI. "Dimensiones de altura para microplacas" (PDF) . Consultado el 20 de abril de 2023 .
  19. ↑ "Microplacas de reservorio" . Agilent.
  20. ↑ Farkas E. (27 de julio de 1992). "Microtitulaciones en serología y virología: un comentario clásico sobre el uso de asas espirales en micrométodos serológicos y virológicos por Takatsy, G." (PDF) . Current Contents/Life Sciences (30): 10.
  21. ↑ Takatsy G (1950). "Uj modszer sorozatos higitasok gyors es pontos elvegzesere" [ Un método rápido y preciso para diluciones en serie ] . Kisel. Orvostud . 5 : 393–7 .
  22. ↑ Sever, John Louis (1 de marzo de 1962). "Aplicación de una microtécnica a las investigaciones serológicas virales". The Journal of Immunology . 88 (3): 320– 329. doi : 10.4049/jimmunol.88.3.320 .
  23. ↑ Manns, Roy (1999). Historia de las microplacas (2.ª ed.). 
  • Artículo sobre la invención de la microplaca, publicado en GIT Laboratory Journal (consultado el 06/10/10).
  • Dr. Gyula Takátsy, en el sitio web del Centro Nacional de Epidemiología de Hungría (consultado el 06/10/10)
  • Sitio web oficial que publica los estándares para microplacas.
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