Hochdurchsatz-Screening-Systeme helfen bei COVID-19

Die Fähigkeit, eine große Anzahl von Menschen schnell und kostengünstig zu testen, sind zusammen mit Impfungen und sozialer Distanzierung die drei Säulen, die die Lösung dieser Pandemie unterstützen. COVID-19-Diagnosetests in großem Umfang stellen jedoch eine erhebliche weltweite Herausforderung dar.

Bei einem SARS-CoV-2-Test unter Verwendung des vom Center for Disease Control genehmigten RT-qPCR-Protokolls wird einer Person ein Nasenabstrich entnommen und zur Laboranalyse in einem Reagenzglas versiegelt.

Das Paradigma von einer Probe pro Reagenzglas überfordert einfach die Testinfrastruktur. Etwas Neues musste ausprobiert werden:Massentests.

Bei Massentests werden Abstriche von mehreren Personen in ein einziges Reagenzglas gegeben und als eine einzige diagnostische Probe verarbeitet. Wenn das Multi-Tupfer-Teströhrchen negativ ist, sind keine Maßnahmen erforderlich.

Wenn das Röhrchen hingegen positiv ausfällt, müssen nur diese Personen den teureren Schnelltest erhalten.

Unabhängig davon, ob es sich um eine Probe pro Reagenzglas oder um mehrere Proben handelt, automatisierte Laborgeräte mit hohem Durchsatz, die Pipetten verwenden, sind in der Regel nicht für die Handhabung von Tupfern ausgelegt.

Abstriche verursachen Probleme für automatisierte Pipettiersysteme, die gelöst werden müssen, darunter:

• Variierende Viskosität
• Verstopfte Pipettenspitzen
• Zufälliger Schmutz dringt in eine Pipette ein
• Navigation um Tupfer herum
• Probenmedien fallen in die falschen Vertiefungen.

Die schnell steigende Nachfrage nach Massentests motivierte das Team von Festo LifeTech, die Herausforderungen bei der Verarbeitung von COVID-19-Proben besser zu verstehen.

Seit Jahren produziert Festo automatisierte Plattformen für die Hochdurchsatz- und Ultrahochdurchsatz-DNA/RNA-Extraktions-Screening-Lösungen von LGC Biosearch Technologies. Die Zusammenarbeit mit LGC Biosearch Technologies in Kombination mit der Zusammenarbeit mit der Massentest-Community erwies sich als unschätzbar, da das Team an einer automatisierten Pipettierlösung für das COVID-19-Screening arbeitete.

Der Festo-Ansatz zum Pipettieren ist eher Luft-über-Flüssigkeit als Pipettenköpfe mit positiver Verdrängung.

Ein Vorteil von Luft-über-Flüssigkeit besteht darin, dass das Steuersystem Durchfluss und Druck an der Druck- und Vakuumleitung erfassen kann – der Leitung, die das Ansaugen und Abgeben des Zielmediums in der Pipettenspitze steuert.

Durch Erfassen von Durchfluss und Druck kann der Controller feststellen, ob eine Verstopfung an der Pipettenspitze vorliegt.

Die Entwicklungsgruppe schrieb einen neuen Code, der es dem CODESYS-basierten Kontrollsystem von Festo auf der Grundlage von Sensorinformationen ermöglichte, eine verdächtige Probe auszuwerfen, die Pipettenspitze neu zu positionieren und die Probe dann erneut zu sammeln.

Der Controller wurde auch so programmiert, dass er die Verschiebung misst und eine saubere Probe sicherstellt und die Viskosität bestimmt.

Bei bekannter Viskosität könnte der Pipettierkopf auf eine korrekte Flüssigkeitsabgabe eingestellt werden.

Durch die Überwachung des Prozesses, die Ermittlung der Bedingungen und das Sammeln von Daten werden Chain-of-Custody-Informationen für jede Probe erstellt.

Chain-of-Custody ist für sichere Test- und Reaktionsaktivitäten von entscheidender Bedeutung. Chain-of-Custody-Daten sind in der Regel über Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS) oder über ein Patientenaktensystem zugänglich. LIMS kann Daten über die Cloud für den Zugriff durch autorisiertes Personal präsentieren.

Festo investiert weiterhin in Technologie- und Produktentwicklungsaktivitäten, um zusätzliche Funktionalität, Leistung und Flexibilität in zukünftige Pipettierlösungen zu integrieren.