A look under the hood of Lunatic

Význam tématu

Moderní laboratoře potřebují rychlé, spolehlivé a přesné metody pro kvantifikaci proteinů a nukleových kyselin s minimální spotřebou vzorku. Platforma Lunatic kombinuje osvědčené principy UV/Vis spektrofotometrie s inovativními optickými a mikrofluidními řešeními, čímž významně zjednodušuje a zrychluje rutinní analýzu koncentrace a kvality biomolekul.

Cíle a přehled studie

Technická poznámka popisuje konstrukční a analytické principy přístrojů Lunatic a Little Lunatic. Hlavním cílem je detailně představit:

• optickou soustavu a detekční modul bez pohyblivých částí,
• mikrofluidní stripy a destičky s pevnou optickou dráhou,
• softwarové algoritmy pro zpracování spekter a korekci pozadí,
• přednastavené aplikace pro přesné měření koncentrací a kontroly čistoty vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Obě verze Lunatic využívají xenonovou výbojnici jako širokospektrální zdroj UV/Vis světla, dále jednotný modul pro rozklad světla difrakční mřížkou a pole 512 fotodiod pro simultánní detekci 230–750 nm. Vzorek o objemu 2 µl se v mikrofluidních kanálcích nasává do pevně definovaných mikrokuvet s dráhami 0,1–0,7 mm (High strip) nebo 0,5 mm (standard strip). Mikrofluidní obvody z cykloolefinového kopolymeru zabraňují křížové kontaminaci a odpařování. Přístroj provádí následující kroky:

1. měření intenzity prázdného paprsku ve vzduchu,
2. automatické vycentrování kuvet,
3. záznam spektra prázdné kuvety,
4. inteligentní nasávání vzorku s detekcí náplně,
5. záznam spektra naplněné kuvety a výpočet absorbance pomocí Beer-Lambertova zákona.

Strips a destičky jsou kompatibilní s běžnými biochemickými pufry a reagenciemi, tabulka maximálních koncentrací běžných detergentů a organických rozpouštědel zajišťuje bezproblémový provoz.

Hlavní výsledky a diskuse

Instrumenty Lunatic dosahují lineární rozsah 0,03–275 OD, což odpovídá koncetracím až 13 750 ng/µl dsDNA nebo až 275 mg/ml proteinů. Významné výhody zahrnují:

• vysokou přesnost (±0,001 OD nebo <1,5 % CV),
• nízkou úroveň šumu díky korekci temného proudu a referenčnímu měření,
• minimální údržbu (žádné filtry ani pohyblivé části),
• rychlé čtení (16 vzorků za 2 minuty nebo 96 za 5 minut),
• dlouhou životnost zdroje (~2 milióny vzorků).

Softwarové Unmix aplikace umožňují dekonvoluci absorbancí a kvantifikaci v přítomnosti běžných nečistot (fenoly, soli, detergenty). Homebrew modul naopak umožňuje tvorbu vlastních výpočtů a standardních křivek.

Přínosy a praktické využití metody

Platforma Lunatic usnadňuje:

• průběžnou kontrolu kvality nukleových kyselin a proteinů v biotechnologii,
• vysoce propustné workflow napojené na automatizované pipetovací stanice,
• validované procesy v GMP prostředí s volitelným 21 CFR Part 11 modulem,
• široké spektrum předdefinovaných aplikací pro výzkum, QA/QC i proteomiku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj bude zahrnovat především:

• rozšíření spektra chemometrických aplikací a strojového učení pro komplexní dekonvoluci,
• hlubší integraci s laboratorními informačními systémy (LIMS) a automatizačními platformami,
• miniaturizaci a optimalizaci pro mobilní a polní použití,
• podporu dalších analytických modulů, např. pro měření dalších biomarkerů a enzymových reakcí.

Závěr

Lunatic přináší revoluční vylepšení tradiční UV/Vis spektrofotometrie. Díky inovativnímu optickému designu, mikrofluidním konzumním materiálům a rozsáhlým softwarovým aplikacím nabízí spolehlivou, přesnou a rychlou kvantifikaci proteinů a nukleových kyselin s minimálními nároky na vzorek a údržbu.

Reference

1. Perkampus H. UV-VIS Spectroscopy and Its Applications. Springer Berlin Heidelberg, 2013.