Screeningsystemen met hoge doorvoer helpen bij COVID-19

Het vermogen om snel en kosteneffectief grote aantallen mensen te testen, samen met vaccinaties en sociale afstand, zijn de drie pijlers die de oplossing voor deze pandemie ondersteunen. Grootschalige diagnostische tests voor COVID-19 vormden echter een grote wereldwijde uitdaging.

In een SARS-CoV-2-test met behulp van het door het Center for Disease Control goedgekeurde RT-qPCR-protocol, wordt een neusuitstrijkje van een persoon genomen en in een reageerbuisje verzegeld voor laboratoriumanalyse.

Het paradigma van één monster per reageerbuis overweldigt eenvoudig de testinfrastructuur. Er moest iets nieuws worden geprobeerd:massatesten.

Tijdens massatests worden swabs van meerdere mensen in een enkele reageerbuis geplaatst en verwerkt als een enkel diagnostisch monster. Als de multi-swab-reageerbuis negatief is, is er geen actie vereist.

Als dat buisje daarentegen positief test, hoeven alleen die personen de duurdere sneltest te ondergaan.

Of er nu één monster per reageerbuisje is of meerdere monsters, geautomatiseerde laboratoriumapparatuur met hoge doorvoer die gebruik maakt van pipetten is doorgaans niet ontworpen om met wattenstaafjes om te gaan.

Wattenstaafjes veroorzaken problemen voor geautomatiseerde pipetteersystemen die moeten worden opgelost, waaronder:

• Variabele viscositeit
• Geblokkeerde pipettips
• Willekeurig vuil dat een pipet binnendringt
• Navigatie rond wattenstaafjes
• Monstermedia vallen in verkeerde putjes.

De snel stijgende vraag naar massatesten motiveerde het Festo LifeTech-team om de uitdagingen bij het verwerken van COVID-19-monsters beter te begrijpen.

Festo produceert al jaren geautomatiseerde platforms voor LGC Biosearch Technologies' high-throughput en ultra-high-throughput DNA/RNA-extractiescreeningoplossingen. Werken met LGC Biosearch Technologies in combinatie met samenwerking met de massatestgemeenschap bleek van onschatbare waarde toen het team werkte aan een geautomatiseerde pipetteeroplossing voor COVID-19-screening.

De Festo-benadering van pipetteren is lucht-over-vloeistof in plaats van pipetkoppen met positieve verplaatsing.

Een voordeel van lucht-over-vloeistof is dat het regelsysteem de stroom en druk op de druk- en vacuümleiding kan detecteren - de lijn die de aspiratie en afgifte van het doelmedium in de pipetpunt regelt.

Door stroming en druk te meten, kan de controller bepalen of er een verstopping is bij de pipetpunt.

De ontwikkelingsgroep schreef nieuwe code die op basis van sensorinformatie het op Festo CODESYS gebaseerde controlesysteem in staat stelde een verdacht monster uit te werpen, de pipetpunt te herpositioneren en het monster vervolgens opnieuw te verzamelen.

De controller is ook geprogrammeerd om verplaatsing te meten en een schoon monster te garanderen en om de viscositeit te bepalen.

Met een bekende viscositeit kan de pipetkop worden afgesteld voor een juiste vloeistofafgifte.

Door het proces te bewaken, de omstandigheden vast te stellen en gegevens te verzamelen, ontstaat voor elk monster een chain-of-custody-informatie.

Chain-of-custody is van vitaal belang voor gegarandeerde test- en responsactiviteiten. Chain-of-custody-gegevens zijn doorgaans toegankelijk via laboratoriuminformatiebeheersystemen (LIMS) of via een patiëntendossiersysteem. LIMS kan gegevens via de cloud presenteren voor toegankelijkheid door bevoegd personeel.

Festo blijft investeren in technologie en productontwikkelingsactiviteiten om extra functionaliteit, prestaties en flexibiliteit te integreren in toekomstige pipetteeroplossingen.