Was spricht für den Einsatz automatisierter ELISA Systeme?

ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) ist wahrscheinlich die am weitesten verbreitete Methode, die auf Mikrotiterplatten durchgeführt wird. Das Assay erfordert einen oder mehrere Schritte des Waschens, Dispensierens, Inkubierens, Schüttelns und Messens. Es wird in der Forschung, Lebensmitteltests, Diagnostik und anderen Bereichen eingesetzt. Es gibt mehrere Faktoren, die die ELISA-Automatisierung sehr wünschenswert machen:

  • Die Gesamtdauer des Assays kann mehrere Stunden betragen. Obwohl der Anwender während der Inkubation andere Aufgaben ausführen kann, erfordert die manuelle Durchführung des Assays, dass der Anwender mehrere Stunden in der Nähe bleibt und andere Aufgaben aufgibt, wenn der Assay seine Aufmerksamkeit erfordert.
  • Sowohl das genaue Timing der Inkubationsschritte als auch die Reproduzierbarkeit des Waschprozesses sind sehr wichtig für die Konsistenz und Zuverlässigkeit des Assays. Diese Schritte sind bei manueller Bedienung nur schwer konstant zu halten.
  • Laboratorien mit höherem Durchsatz, die viele Platten pro Tag analysieren müssen, würden mehr Mitarbeiter benötigen, um die erforderliche manuelle Leistung zur Durchführung der ELISAs aufbringen zu können.

Die Automatisierung löst all diese Probleme: Sie sorgt für mehr Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit, sie erhöht den Durchsatz, sie befreit das Personal von sich wiederholenden Aufgaben und ermöglicht es, sich statt dessen auf wichtigere Aufgaben zu konzentrieren. Es gibt jedoch verschiedene Formen der ELISA Automatiiserung, weshalb es sehr wichtig ist, das richtige Instrument für die Aufgabe zu wählen.

Formen der ELISA-Automatisierung

Die meisten Instrumente auf dem Markt, die ELISA-Automatisierung anbieten, wurden für die Analyse von Immunoassays in großen Krankenhäusern entwickelt. Diese Art von Instrumenten ist in der Lage, eine große Menge verschiedener Assays pro Tag durchzuführen, jedoch sind sie sperrig, teuer und erfordern oftmals eine häufige und kostspielige Wartung. Darüber hinaus bieten die ELISA-Kit-Hersteller sehr oft diese Instrumente zur Unterstützung ihrer Anwendungen an. Daher bieten sie nur selten die Flexibilität, auch Assays von anderen Herstellern durchführen zu können, oder sie werden zusammen mit einer Vereinbarung über den Kauf einer großen Menge an Kits während eines bestimmten Zeitraums verkauft. Daher sind sie nicht immer die beste Wahl für Kunden außerhalb von großen Krankenhäusern.

Automatisierte ELISA-Systeme nach Funktionen

Alle automatisierten ELISA-Systeme bieten die grundlegenden Funktionen, die für die Verarbeitung eines ELISAs erforderlich sind: Reagenziendispensierung, Mikroplattenwäsche, Inkubationen und die Absorptionsmessung. Aber einige andere Funktionen sind nicht immer verfügbar, und wenn Sie ein System für Ihr Labor kaufen möchten, ist es wichtig zu wissen, ob Sie diese benötigen oder nicht:

  • Probenverarbeitung: Dazu gehören die Probenverdünnung und der Probentransfer vom Röhrchen zur Mikroplatte. Häufig ist zur Identifizierung und Verfolgung von Proben eine Barcodelesung erforderlich. Diese Funktion kann zwar sehr komfortabel sein, wenn große Mengen von Proben verarbeitet werden müssen, macht das System aber wesentlich komplexer und damit teurer und wartungsintensiver.
  • Messung von zusätzlichen Labels: Während die Absorption das beliebteste Label in Immunoassays ist, verwenden einige Assays stattdessen Chemilumineszenz oder Fluoreszenz. Dies erfordert entweder, dass das automatisierte System diese Labels messen kann oder dass die Platte zur Quantifizierung an einen geeigneten Reader übergeben wird.
  • Analyse der Ergebnisse: Die meisten ELISA-Kit-Hersteller stellen einfache Excel-Tabellen zur Verfügung, um die erforderlichen Berechnungen durchzuführen und die Ergebnisse zu erhalten. Für viele Anwender ist dies völlig ausreichend. In anderen Fällen sind jedoch anspruchsvollere Softwarepakete erforderlich, die eine komplexere Analyse ermöglichen.

Automatisierte ELISA-Systeme nach Durchsatzleistung

Ein weiterer wichtiger Unterschied ist die Anzahl der zu verarbeitenden Proben pro Tag: Geräte mit geringem Durchsatz sind erschwinglich und die perfekte Lösung für Laboratorien, die nur wenige Platten pro Tag verarbeiten. Auf der anderen Seite benötigen Laboratorien mit höherem Durchsatz anspruchsvollere und teurere Instrumente, um diese Aufgabe zu erfüllen.

 

  • Systeme mit niedrigem Durchsatz: Diese Workstations sind in der Regel nur in der Lage, eine einzelne Platte pro Durchgang zu verarbeiten und bieten zumeist lediglich eine sehr grundlegende Funktionalität. Sie stellen eine Lösung für Laboratorien dar, die erstmals von der manuellen Verarbeitung zur Automatisierung wechseln bzw. eine relativ geringe Anzahl von ELISAs pro Tag durchführen müssen.
  • Systeme mit mittlerem Durchsatz: Dies sind Instrumente, die 2 bis 3 Platten verarbeiten können und oft auch das Probenhandling integriert haben. Sie sind die Lösung der Wahl für Laboratorien, die mehr als ein paar Platten Durchsatz pro Tag haben. Eine Alternative zu einem einzelnen Instrument mit mittlerem Durchsatz ist die Verwendung von 2 oder mehr parallel arbeitenden Instrumenten mit niedrigem Durchsatz. Der Vorteil ist, dass dadurch verschiedene Workflows manchmal parallel besser zu handhaben sind und Instrumente als Backup dienen können, falls eines von ihnen wegen Wartung oder Reparatur ausgefallen ist.
  • Hochdurchsatzsysteme: Diese Instrumente können gleichzeitig 4 oder mehr Platten verarbeiten (bis zu 16 sind keine Seltenheit) und verfügen über umfangreiche Probenhandhabungsmöglichkeiten. Hochdurchsatzlaboratorien benötigen möglicherweise eine kundenspezifische Automatisierung oder eine halbautomatische Lösung, die den erforderlichen Durchsatz ermöglicht.

Jenseits der ELISA-Automatisierung

Neben ELISA können viele weitere mikroplattenbasierte Verfahren wie Waschen, Dispensieren, Inkubieren und Schütteln mit unseren Workstations automatisiert werden. Für solche Workflows werden die meisten Schritte automatisch von der Workstation durchgeführt und der abschließende Messvorgang in einem spezialisierten Reader durchgeführt:

  • Chemilumineszenz-Immunoassays (CLIA) sind einem ELISA sehr ähnlich, aber anstelle von Absorption wird die Lumineszenz in einem Lumineszenz-Reader gemessen.
  • Der Ansatz ist bei Fluoreszenz-Immunoassays sehr ähnlich, aber in diesem Fall wird die Fluoreszenz in einem Fluoreszenzreader gemessen.
  • ELISpot-Assays beinhalten auch mehrere Wasch-, Dispensier- und Inkubationsschritte, die automatisiert werden können. Die Spots werden mit einem speziellen Scanner oder einer Spezialkamera als digitales Bild erfasst und typischerweise mit einer Bildanalysesoftware quantifiziert.
  • Microarrays wurden traditionell im Slide-Format durchgeführt, aber die Notwendigkeit, den Durchsatz zu erhöhen, erfordert ein Mikroplattenformat. Dies ermöglicht die Automatisierung der Liquid Handling und Inkubationsschritte. Ein Microarray-Scanner kümmert sich um die Bildaufnahme.

Desweiteren wird das Microplate Coating - eine Methode, die eng mit dem ELISA verwandt ist - sehr oft automatisiert.

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