High-throughput screeningssystemen versnellen COVID-19-detectie

De mogelijkheid om snel en kosteneffectief grote aantallen mensen te testen, samen met vaccinaties en sociale distancing, zijn de drie pijlers die de oplossing voor deze pandemie ondersteunen. Hoog-volume COVID-19-diagnostische testen hebben echter een significante wereldwijde uitdaging voorgesteld.

Bij een SARS-CoV-2-test met het door het Center for Disease Control goedgekeurde RT-qPCR-protocol, wordt een neuswafelmonster van een individu genomen en verzegeld in een testbuis voor laboratoriumanalyse.

Het paradigm van één monster per testbuis overweldigt simpelweg de testinfrastructuur. Er moest iets nieuws geprobeerd worden: massatesten.

Bij massatesten worden wafels van meerdere mensen in één testbuis geplaatst en als één diagnostisch monster verwerkt. Als de multi-wafel testbuis negatief is, dan is geen actie vereist.

Als die buis daarentegen positief test, dan hoeven alleen die individuen de duurdere sneltest te ondergaan.

Of er nu één monster per testbuis is of meerdere monsters, high-throughput geautomatiseerde laboratoriumapparatuur met pipetten is doorgaans niet ontworpen om met wafels om te gaan.

Wafels creëren problemen voor geautomatiseerde pipetteersystemen die opgelost moeten worden, waaronder:

• Varierende viscositeit
• Geblokkeerde pipettpuntjes
• Willekeurige afvalstoffen die een pipet binnengaan
• Navigeren rond wafels
• Monstermedia die in verkeerde putjes vallen.

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

Al jaren produceert Festo geautomatiseerde platforms voor LGC Biosearch Technologies' high-throughput en ultra-high-throughput DNA/RNA-extractie-screeningoplossingen. Het samenwerken met LGC Biosearch Technologies in combinatie met samenwerking met de massatest-community bleek onschatbaar waardzaam toen het team werkte aan een geautomatiseerde pipetteeroplossing voor COVID-19-screening.

De Festo-benadering voor pipetteren is lucht-over-vloeistof in plaats van positief-verplaatsing pipetkoppen.

Een voordeel van lucht-over-vloeistof is dat het besturingssysteem stroom en druk op de druk- en vacuümlijn kan voelen – de lijn die de aspiratie en dosering van het doelmedium binnen de pipettip regelt.

Door stroom en druk te meten, kan de controller bepalen of er een blokkade aan de pipettip is.

De ontwikkelingsgroep schreef nieuwe code die, gebaseerd op sensorinformatie, het Festo CODESYS-gebaseerde besturingssysteem in staat stelde een verdacht monster uit te werpen, de pipettip te herpositioneren en het monster vervolgens opnieuw te verzamelen.

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

Met bekende viscositeit kon het pipetteerhoofd afgesteld worden voor correcte vloeistofafgifte.

Het monitoren van het proces, het vaststellen van condities en het verzamelen van data creëert keten-van-bewaring-informatie voor elk monster.

Keten-van-bewaring is vitaal voor gegarandeerde test- en reactieactiviteiten. Keten-van-bewaring-data is doorgaans toegankelijk via laboratoriuminformatiebeheersystemen (LIMS) of via een patiëntendossiersysteem. LIMS kan data via de cloud presenteren voor toegankelijkheid door geautoriseerd personeel.

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