Luger: Vstrekovanie pre diagnostiku in-vitro

�áste�n� získané kapacity vst�ikování a vývoje spole�nosti Sony DADC se pou�ívají k výrob� vysoce p�esných spot�ebních materiál� pro analytické laborato�e. Mezi p�íklady pat�í biomolekulární dr�áky vzork� pro r�zné typy analyzátor� nebo laboratorní �ipy s mikrofluidními funkcemi. Aby spole�nost STRATEC byla p�ipravena na úrove� kvality budoucích generací p�ístroj� v tomto segmentu produkt�, rozhodla se p�i posledním rozši�ování svých kapacit pro p�esné vst�ikovací stroje spole�nosti Netstal Maschinen AG ze Švýcarska.

Spot�ební materiály, které spole�nost STRATEC Consumables vyrábí ve velkých sériích a které jsou ur�ené pro laborato�e k analýze vzork� lidských biologických materiál�, odpovídají t�íd� funkcí a p�esnosti p�ístrojové techniky pou�ívané pro tyto ú�ely. Musejí být spln�ny extrémn� vysoké standardy, pokud jde jak o kvalitu optiky, tak o geometrickou p�esnost. Hlavním p�íkladem jsou desky nosi�e vzorku ve formátu pro mikroskopy – 75×25× 2 mm.

Jejich kvalitativní a funk�ní rozsah je p�izp�soben interakci s procesem MALDI-TOF. (MALDI-TOF znamená Matrix–Assisted Laser–Desorption–Ioniziation, �esky „laserová desorpce a ionizace za ú�asti matrice“, a TOF znamená Time of Flight, �esky „�as pr�letu“). Vzorky lidského biologického materiálu (bun��né kultury) na desce nosi�e vzorku jsou bombardovány impulsním laserem, který odpa�uje a ionizuje sm�s materiálu nosi�e a biomolekul.

Energie aplikovaná laserovým impulsem potom p�esune iontovou sm�s do nakonfigurovaného elektrického pole trubkového tvaru k detektoru. M��í se pak �as pr�letu molekul podél této dráhy. Ten p�ímo souvisí s molekulovou hmotností a umo��uje zaznamenávat distribuci hmoty, co� umo��uje vyvodit záv�ry o slo�ení vzorku. (Funk�ní schéma je uvedeno v informa�ním poli MALDI-TOF.)

V tomto konkrétním p�ípad� je na nosi�i vzorku umíst�no 48 vzorkovacích míst pro molekulární vzorky (matice 12×4), z nich� všechna musejí poskytnout stejný výchozí bod pro proces analýzy. To je mo�né pouze tehdy, pokud nosi�e vzork� z�stanou ploché a rozm�rov� stabilní ve všech polohách vzork� v rámci úzkých tolerancí bez deformace p�i laserovém bombardování.

Jakákoli zm�na výchozí polohy pro trajektorii by ovlivnila p�esnost a srovnatelnost m��ení �asu pr�letu. Krom� toho nosi�e vzork� musejí z�stat stabilní a bez deformace i p�i nízkých teplotách. Desky vzork� jsou n�kdy archivovány p�i teplot� -80 °C po dobu n�kolika m�síc� a poté analyzovány pro ú�ely srovnání. To lze zaru�it jen tehdy, pokud dr�áky vzork� mají maximální homogenní plastovou strukturu bez nap�tí. (Obr. 1)

Obr. 1: Navzdory jejich obvyklému vzhledu jsou desky nosi�e vyráb�né ve velkých sériích spole�ností STRATEC Consumables GmbH a ur�ené pro analýzu vzork� lidských biologických materiál� velmi p�esnými plastovými díly, na které jsou kladeny extrémní po�adavky

Odvozeno z disku Blu-ray

Spole�nost STRATEC vyu�ívá know-how a procesy vyvinuté spole�ností Sony DADC pro výrobu optických pam�ových médií, jako jsou disky CD, DVD a Blu-ray, zejména pak p�esné vst�ikování v �istém prostoru, tenkost�nné kovové povlaky nebo potisk.            

Na rozdíl od disk� DVD však nosi�e vzork� nejsou vyrobeny z polykarbonátu, ale jsou vyrobeny z vodivého polypropylenu, aby se rozptýlily všechny statické náboje, které by mohly potenciáln� zasahovat do analytického systému. Potom následuje pokovení povrchu pomocí procesu rozprašování (= fyzikální katodové rozprašování pro ukládání parametr� pevné fáze) – analogicky k výrob� disk� DVD. Zde také existují rozdíly oproti výrob� disk� DVD, proto�e disky DVD jsou odpa�ovány s hliníkem a nosi�e vzorku s nerezovou ocelí. To vytvá�í konstantní odrazný povrch pro dopadající laserový paprsek na všech 48 vzorkovacích bodech.

Zvyšující se po�adavky vy�adovaly p�eorientování

Generální �editel spole�nosti STRATEC Consumables Dr. Christoph Mauracher: „P�evzetím �ásti výrobního odd�lení spole�nosti Sony DADC jsme dokázali získat bezesporu kvalitní stroje. Avšak vzhledem k tomu, �e po�adavky našich zákazník� rostly s ka�dou novou generací analytických nástroj�, museli jsme v oblasti výroby pokro�it a systematicky zkoumat mo�nosti vylepšení.

Dalším krokem byl pr�zkum trhu nad rámec vysoce kvalitního vst�ikování a� na hranici toho, co je v sou�asné dob� mo�né. Po podrobných srovnáváních skon�ily na našem krátkém seznamu celoelektrické vst�ikovací stroje švýcarského výrobce Netstal ELION, a to nejen kv�li impozantním referencím na produkty zdravotnické techniky, z nich� mnohé musejí spl�ovat tém�� stejné standardy kvality jako naše výrobky.“

Myšlení dop�edu u p�esnosti vst�ikování

Jak spole�nost Netstal získala své body? Odpov�� na tuto otázku pochází od vysokoškolsky vzd�laného technika (FH) Thomase Aschenbrennera, aplika�ního in�enýra spole�nosti Netstal pro zdravotnické a obalové aplikace: „Pot�ebná rozm�rová a tvarová p�esnost nosi�� vzorku a laboratorních �ip� s integrovanými mikrofluidními strukturami po�adovanými pro analytickou technologii kladou nejvyšší nároky na dávkování, regulaci tlaku a tlakové spínání a zejména na opakovatelnost procesu. Aby byl tento po�adavek spln�n, spoléhá se spole�nost Netstal obecn� na sníma�e tlaku pro všechny stroje, které jsou optimalizovány na základ� vlastního vývoje a pou�ívají se v kombinaci s �ídicí architekturou, je� je k tomu p�izp�sobena.

Krom� toho se tento technologický balí�ek nepou�ívá standardn� pro všechny stroje ve stejné konfiguraci, ale p�izp�sobuje se jejich velikosti. To zajiš�uje nejvyšší dynamiku p�i vst�ikování a zárove� extrémn� p�esné �ízení procesu. Stabilní konstrukce p�evodovky a plastifika�ní jednotka s teplotní stabilitou +/- 0,25 °C zaru�ují, �e tém�� identické �ásti jsou vyráb�ny nep�etr�it� bez nutnosti dalších �ídicích algoritm� k vyrovnání vn�jších vliv� (obr. 2 a 3).

Obr. 2: Sníma�e p�izp�sobené spole�ností Netstal v kombinaci se speciáln� vylad�nou �ídicí architekturou a stabilní regulací teploty poskytují p�edpoklady pro extrémn� p�esnou kontrolu procesu

Obr.3: Systém �ízení vst�ikování od spole�nosti Netstal umo��uje tlakové spínání závislé na síle a nezávislé na vlastnostech materiálu, a tím zaru�uje velmi stabilní hmotnost dílu

ELION 800 – p�esné a kompatibilní pro �isté prostory

Spole�nost STRATEC se rozhodla vyráb�t konkrétn� tento produkt pro celoelektrické vst�ikovací stroje ELION 800 s uzavírací silou 800 kN v kombinaci s jednou vst�ikovací jednotkou Powermaster 60 a jednou vst�ikovací jednotkou Powermaster 130. Se šestiosovým robotem od spole�nosti Stäubli a transportním obvodem sou�ástí od spole�nosti STRATEC byl stroj modernizován na výrobní bu�ku (obr. 4). Stroje i periferie jsou ur�eny pro provoz v �istém prostoru t�ídy ISO 5 (obr. 5).

Obr. 4: Vst�ikovací jednotka se skládá ze vst�ikovacího stroje a odstra�ovacího za�ízení s p�ipojenými periferiemi pro skladování a stohování

Nejpozoruhodn�jšími znaky jsou hladkost plechových povrch�, bílý speciální lak, stejn� jako rozší�ení stroje, všechna opat�ení pro zjednodušení pravidelného �išt�ní. Zdroje �ástic byly vylou�eny obecným vynecháním kuli�kových šroub� a ozubených �emen�, zapouzd�ením všech lo�isek a uzav�ením obvod� mazacího oleje. Galvanicky ut�sn�né desky formy poskytují optimální ochranu p�ed korozí. Všechna p�ipojení vody, vzduchu a elekt�iny jsou pln� integrována do plášt� stroje. A monitorování nástroje s jedním cyklem pomocí sníma�� pr�toku, tlaku a teploty zajiš�uje trvale vysokou kvalitu produktu.

Obr. 5: Spole�nost STRATEC Consumables se spoléhá na vst�ikovací stroj Netstal ELION 800 pro �isté prostory ur�ený pro výrobu vysoce p�esných desek nosi�e pro vzorky, který byl p�eveden na výrobní bu�ku pomocí šestiosého robota a periferních za�ízení pro ukládání díl�.

Dosa�ené cíle ú�innosti

Dr. Mauracher dodal: „Vysoká celková ú�innost systému a spolehlivost stroj� ELION umo��ují trvale vysokou kvalitu p�i nejni�ších jednotkových nákladech. Je p�sobivé, �e jsme dokázali dosáhnout vysoké efektivity výroby po krátké dob� od zahájení provozu. Vysoká konzistence mezi jednotlivými nást�iky umo��uje kontinuální výrobu v rámci t�sných tolerancí a minimalizuje p�ípadné zmetkové produkty (obr. 6).

Rovn� je dobré v�d�t, �e chod stroje by mohl být i rychlejší, ne� je tomu u popisovaného produktu. V technických údajích je uvedena teoretická hodnota doby chodu naprázdno 1,3 s p�i zdvihu 287 mm, co� je docela pozoruhodné. Oce�ujeme také hladký chod stroje. Z tohoto pohledu byly mírn� vyšší po�izovací náklady více ne� oprávn�né.“

Obr. 6: Horst Bar, projektový mana�er u spole�nosti Luger GesmbH, vysokoškolsky vzd�laný technik Thomas Aschenbrenner ze spole�nosti Netstal Application Technology a generální �editel spole�nosti STRATEC Consumables Dr. Christoph Mauracher se mohou ohlédnout za úsp�šným spušt�ním výroby a uvedením výrobních bun�k Netstal do provozu

Informa�ní pole: Metoda hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF

Metoda hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF

MALDI-TOF (Matrix–Assisted Laser–Desorption–Ioniziation, �esky „laserová desorpce a ionizace za ú�asti matrice“, a TOF znamená Time-of-Flight, �esky „�as pr�letu“) p�edstavuje jemnou analytickou metodu pro polymerní molekuly na základ� jejich hmotnosti. Pou�ívá se p�i výzkumu rakoviny, nap�íklad k rozlišení mezi nádorovými bu�kami a normálními bu�kami. V bakteriologii lze tuto techniku pou�ít k identifikaci typ� bakterií.

Obr. 7: Funk�ní schéma hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF - 1) dr�ák vzorku, 2) vzorek bun�k + matrice absorbující sv�tlo, 3) pulzující laser, 4) m�í�kové elektrody, 5) kruhové pole pro akceleraci vzorku, 6) deflektory (vychylovací jednotka), 7) rozd�lova� hmoty, 8) reflektron pro obrácení sm�ru pr�letu iont�. To sni�uje vliv distribuce kinetické energie na dobu pr�letu. 9) lineární iontový detektor, 10) reflexní iontové detektory

 
P�edlo�ené vzorky (1) (= biomolekuly vlo�ené do matrice absorbující sv�tlo) se odpa�ují pomocí laserových puls� (2 + 3). Molekulární plyn je poté ionizován m�í�kovými elektrodami (4) a akcelerován v elektrickém poli (5 + 6 + 7). Sou�asn� jsou všechny ionty nabity stejnou energií. Vzhledem k r�zným hmotám se však pohybují r�znými rychlostmi. R�zné �asy pr�letu lze m��it a zaznamenávat. V�tší, t�ší – tj. pomalejší pr�let – molekulové ionty mohou být zaznamenány v p�ímce (9), menší – a proto s rychlejším pr�letem – ionty jsou v reflektronu vychylovány (8 = elektrické opa�né pole) a zachyceny druhou detek�ní jednotkou (10) pro prodlou�ení doby pr�letu. Molekulové hmotnosti jsou zobrazeny jako �ada �ar (spektrum). Strukturu molekul lze odvodit analýzou spektra. Výhodou tohoto procesu je to, �e makromolekuly jsou jemn� ošet�eny laserovým paprskem bez poškození jejich �et�zové struktury.

LUGER »