在合成生物學(xué)大環(huán)境下，Singer公司在2017年與NUS-SynCTI簽署了一項研究合作協(xié)議，來(lái)構思和開(kāi)發(fā)一種新型自動(dòng)化的高通量菌落挑選設備。能在自動(dòng)化的生產(chǎn)平臺上高效運轉，并大大增強了高通量的分析能力。這就是新一代的高通量菌落挑取系統—Singer-PIXL
當前，越來(lái)越多的實(shí)驗室會(huì )選擇用機器人取代人工來(lái)挑取數以千萬(wàn)計的菌落，而其中最關(guān)注的就是挑菌的準確率。自動(dòng)挑菌的設備具有挑取一致性、可重復性、工作時(shí)間長(cháng)的優(yōu)點(diǎn)。然而，并不是所有的自動(dòng)挑菌設備都能達到高精度挑菌，它們在挑取時(shí)經(jīng)常會(huì )觸碰到其他物質(zhì)，這也是全面檢測自動(dòng)挑菌設備準確性的重要原因。
Singer公司提供的挑菌平臺PIXL，多功能、可定制、允許用戶(hù)控制挑菌過(guò)程的每個(gè)步驟。在這里，為了檢測PIXL菌落挑取平臺的挑取準確性，從兩方面來(lái)進(jìn)行實(shí)驗：
1、挑取單個(gè)菌落而產(chǎn)生不交叉污染，兩個(gè)菌落間的最小距離是多少？
利用“棋盤(pán)陣列”實(shí)驗，來(lái)檢測PIXL挑取陣列菌落的能力。在陣列模式下，PIXL在1536密度陣列下能很好地挑取每一個(gè)菌，準確率達到了*。其中兩個(gè)相鄰菌落中心點(diǎn)之間的距離為2mm，假設菌落的平均直徑為1mm，我們可以推算出，1536密度陣列中，相鄰菌落邊緣間的距離約為1mm。當然，如果菌落直徑大于1mm，相鄰菌落邊緣間的距離小于1mm?？梢钥闯?，PIXL準確挑菌且不交叉污染所要求的最小相鄰菌落邊緣間的距離為1mm。
1536密度陣列的菌落間距示意圖
2、瓊脂的高度會(huì )如何影響挑取準確率？
瓊脂不平或瓊脂高度的改變是引起挑菌準確率下降的常見(jiàn)原因，因為從菌落到相機的距離直接影響菌落的位置計算，這是瓊脂高度改變引起的變量因素。較低的瓊脂高度導致菌落到相機的距離更遠，使相機獲取的菌落大小較實(shí)際情況更小。另外，較高的瓊脂高度導致菌落到相機的距離更近，使菌落看起來(lái)更大。
A)“正常”高度瓊脂 B)更高的瓊脂高度 C)更低的瓊脂高度
為了克服這種常見(jiàn)誤差，PIXL內置了一種智能度量標準，自動(dòng)偵測瓊脂高度并據此調整菌落位置信息。
為了檢測這一性能，向Singer PlusPlates中傾注不同體積的瓊脂，并將芽殖酵母細胞點(diǎn)種到這些瓊脂上，培養2天后，從每塊板上挑取96個(gè)菌落。其準確性通過(guò)兩種方法測定：一是通過(guò)在源板上尋找挑取痕跡；二是通過(guò)在目標板上培養菌落并檢測菌落的生長(cháng)。
結果發(fā)現，當平皿中有34~46ml瓊脂時(shí)，相當于瓊脂高度在4.7~6.3cm，挑取準確率高于99%。40ml瓊脂的高度為5.5cm，是Singer PlusPlate平皿高度的一半。
PIXL在不同的瓊脂高度上，挑菌準確率高于99%
在另一個(gè)單獨的測試中，發(fā)現平皿中瓊脂不平，可能是準備平皿時(shí)桌面不平導致的，但這并不會(huì )影響挑取的準確性。PIXL在平皿的不同位置成功挑取了40個(gè)菌落。這進(jìn)一步證實(shí)挑菌平臺可以適應不同瓊脂高度的平皿。
Singer-PIXL三大優(yōu)勢
1友好的用戶(hù)界面
Singer-PIXL使用觸摸屏界面來(lái)引導用戶(hù)完成整個(gè)工作流程，并能在幾分鐘內選擇正確的菌落。對于用戶(hù)而言，它的操作非常簡(jiǎn)單，通常10分鐘就能讓新用戶(hù)掌握軟件功能的90%。簡(jiǎn)而言之，輕松無(wú)憂(yōu)。
2精準挑選的技術(shù)
PIXL擁有著(zhù)新研發(fā)的挑取技術(shù)—Pinpoint ，能保障實(shí)驗過(guò)程的可靠性和無(wú)菌性。其挑選菌落的針頭無(wú)需像使用金屬針的挑菌設備一樣，每次都必須對其進(jìn)行滅菌。Singer-PIXL使用的是基于聚合物材料的PickupLine無(wú)菌挑菌線(xiàn)，該材料能被切割以產(chǎn)生無(wú)菌末端作為新針頭來(lái)轉移微生物菌落，去除清洗滅菌環(huán)節，降低交叉污染的風(fēng)險，減少耗材成本。
3自動(dòng)識別瓊脂厚度
精準挑選技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢是可以自動(dòng)應對瓊脂厚度的變化，以確保在不損壞瓊脂平板的情況下挑選并轉移平板上的菌落 。而且執行挑選的精準度可達50微米，確保細小菌落的準確挑取。優(yōu)化的挑取動(dòng)作適用于大多數的粘性菌：挖、高頻振動(dòng)、輕拍。
PIXL作為新一代高通量高精度菌落挑取工作站，有著(zhù)顯著(zhù)的優(yōu)勢，從研發(fā)到設計、從模型到實(shí)踐，都是面向用戶(hù)的真實(shí)反饋和體驗。作為英國SINGER公司在大中華區的合作伙伴，磐麥科技將會(huì )和SINGER一起繼續努力，不斷進(jìn)步，為廣大科研客戶(hù)提供幫助。
