潤滑剤を使用した複雑な流体の汚染やキャリーオーバーのない取り扱い

Scientific Reports volume 12、記事番号: 14486 (2022) この記事を引用

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生物学的サンプルの取り扱いおよび調製中の相互汚染は、偽陽性または偽陰性を引き起こす、実験室の設定における大きな問題です。 ピペットチップ内のサンプルのキャリーオーバー残留物がこの問題に大きく影響します。 市販されているほとんどのピペットチップは、表面張力の高い液体をはじくことができる疎水性ポリマーで製造されていますが、表面張力の低い液体や粘性流体が関与する場合には性能が不足します。 さらに、ピペットチップの疎水性により生体分子が疎水的に吸着され、ピペッティング中の不正確さや精度の低下を引き起こす可能性があります。 ここでは、潤滑剤注入表面 (LIS) 技術を使用してピペット チップのオムニフォビック特性を実現することを提案します。 汎用性の高いシンプルな設計を使用して、市販のピペット チップの内腔を化学蒸着 (CVD) を使用してフルオロシラン (FS) 層でコーティングしました。 チップ上の FS 基の存在は、X 線光電子分光法 (XPS) およびフーリエ変換赤外分光法 (FTIR) テストによって確認されます。 フッ素系潤滑剤によるチップの潤滑後、静的接触角およびヒステリシス接触角の測定によって明らかなように、チップのオムニフォビシティおよび反発挙動が大幅に向上しました。 潤滑剤を注入したピペットチップの物理的吸着に対する忌避性は、食品着色料や人間の血液サンプルをピペットで採取することによって調査され、未処理のチップと比較されます。 結果は、潤滑剤注入チップを使用した場合、市販のチップと比較してキャリーオーバー残留物の量が大幅に少ないことを示しています。 また、潤滑剤を注入したチップにより、細菌溶液をピペッティングした後、内腔の細菌汚染が 3 ～ 6-log (チップのサイズに応じて 99% 以上) 減少することも実証しました。

液体処理装置内の液体のキャリーオーバーは、実験の失敗、測定の不正確さ、サンプルの損失につながる可能性があります。 これは、細菌学的研究、ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR)、ラジオイムノアッセイなどの一般的な科学的手順における相互汚染の主な原因です1、2、3、4。 たとえば、犯罪法医学研究室での PCR 増幅反応では、少量の DNA 汚染により DNA が増幅され、誤検知が促進される可能性があります 5。 このような場合、汚染の根本的な原因は、ピペットのプラスチック表面に付着する可能性のある高粘度で表面張力の低い物質のピペット操作に起因する可能性があり、その結果、次のテストサンプルへの不適切な排出が発生する可能性があります6、7、8。 さらに、ピペット操作におけるキャリーオーバー汚染は、誤った容量測定、チップ交換の必要性、二酸化炭素排出量、および使い捨てチップの廃棄に関連する費用につながる可能性があります。 キャリーオーバーの影響を実質的に最小限に抑えるために、実験室の作業エリアにはピペット、試験管ホルダー、遠心分離機などの備品と機器のセットが別途必要です9、10、11。 通常、ピペッター内に蓄積するアンプリコン由来の汚染を防ぐ主な戦略として、フィルター付きの使い捨てチップが推奨されます 10、12、13、14。 ただし、使い捨てチップは、固定チップを使用する自動ロボットワークステーションには適用できません15。 現在、ウェル間の間隔を広げ、プレート移送中のロボットグリッパーによる不随意の Z 軸の動きを防止することで、相互汚染を防止する技術が導入されています 10,16。 さらに、現在の文献では、強力な洗浄ルーチンで処理された固定チップが、使い捨てチップの実行可能かつ効果的な代替品として機能できることが示唆されています16。 キャリーオーバー汚染の問題は、自動増幅システムのロボットアームで PCR 産物を除去する際に使用されるシリンジや針など、他の形態の実験室機器にも拡大する可能性があります 17。 潜在的な解決策には、サンプルのキャリーオーバーの問題を最小限に抑えることができるように、実験室の機器、つまりピペットチップの表面を改質することが含まれます。