Turbo para la limpieza de proteínas y ARN: un diseño de cartucho único que permite una diálisis acelerada de hasta 96 muestras simultáneamente

Tanto la Xpress Dialysis Box como el Xpress Dialyzer están diseñados para ser compatibles con el estándar SBS, lo que los hace adecuados para la automatización, especialmente en casos de grandes cantidades de muestras que se repiten regularmente. (Fuente: Andreas Balg)

La posibilidad de realizar la pipeteo paralela de 8 muestras confiere a las cartuchos de diálisis una alta eficiencia. (Fuente: Christian Häcker) / La capacidad de pipetear 8 muestras en paralelo hace que los cartuchos de diálisis sean altamente eficientes. (Fuente: Christian Häcker)

Incluso volúmenes de muestra muy pequeños pueden ser dializados sin complicaciones. Varios modelos de cartuchos permiten una diálisis con pérdidas mínimas de volúmenes de muestra que van desde 10 µl hasta 1000 µl. (Fuente: Andreas Balg)

Debido a la gran cantidad de muestras en un gran depósito de tampón y la posibilidad de un cambio de tampón sencillo, la Xpress Dialysis Box garantiza una alta eficiencia de diálisis con un esfuerzo mínimo. (Fuente: Andreas Balg)

Los dializadores Xpress cuentan con aberturas de muestra diseñadas especialmente. El ajuste preciso de las puntas de pipeta garantiza un llenado y extracción de muestras con pérdida mínima, logrando una recuperación (recuperación) de hasta el 99%. (Fuente: Christian Häcker)

Los dializadores Xpress cuentan con aberturas de muestra diseñadas especialmente. La colocación precisa de las puntas de pipeta garantiza un llenado y extracción de muestras con pérdidas mínimas, logrando una recuperación (recuperación) de hasta el 99%. (Fuente: Christian Häcker)

Ciencia de la Vida, Biomedicina y Farmacia: La purificación de proteínas mediante extracciones celulares u otros métodos de separación de sustancias para investigaciones in vitro avanzadas son tareas estándar en la rutina de laboratorio. Como método imprescindible, se ha establecido la diálisis con un tubo de diálisis. Con este procedimiento, sustancias de bajo peso molecular, como sales o ácidos nucleicos, pueden separarse suavemente de componentes de muestras de alto peso molecular, como proteínas. Sin embargo, para el procesamiento automatizado de muestras, la diálisis con tubo de diálisis no es adecuada. También en volúmenes pequeños de muestras o en grandes cantidades de muestras, donde el esfuerzo del personal y la duración del proceso son factores de coste decisivos, la diálisis con tubo de diálisis resulta poco eficiente y relativamente prolongada. Ahora, la solución la ofrece la Xpress Dialysis Box (XDB™) de scienova™. Se pueden procesar en paralelo muestras individuales o hasta 96 muestras en los dializadores Xpress en formato cartucho, reduciendo significativamente la carga de trabajo. Los cartuchos de diálisis, con su diseño patentado y único, garantizan una extracción fiable y con pérdidas mínimas incluso de las cantidades más pequeñas de muestra, de solo unos microlitros. El gran depósito de tampón de la XDB y la relación optimizada entre volumen y superficie del dializador Xpress, con cortos caminos de difusión, aseguran una reducción significativa en el tiempo de diálisis. La Xpress Dialysis Box ofrece una solución eficiente y que ahorra tiempo para la limpieza de proteínas en el laboratorio, proporcionando resultados fiables y reduciendo costes y esfuerzo.

Para limpiar proteínas sin pérdida de calidad, generalmente se emplea el método de separación por diálisis para eliminar sales o tampones en exceso como paso preparatorio para el posterior procesamiento de las proteínas. "Aunque la diálisis es un método relativamente antiguo, sigue siendo uno de los métodos más suaves para mantener la actividad de las proteínas en las muestras", afirma el Dr. Stefan Kreusch, director general de scienova GmbH. Sin embargo, este método suave es lento y, en su forma actual, poco flexible y laborioso. El método clásico de diálisis en tubo de diálisis resulta especialmente engorroso en volúmenes pequeños de 10 a 1000 µl y en grandes cantidades de muestras, siendo poco práctico y poco rentable.

Para hacer la diálisis de laboratorio más eficiente y mejorar la manipulación de volúmenes pequeños y variables, scienova GmbH, de Jena, se ha especializado en la optimización de la diálisis. La empresa ofrece para volúmenes pequeños los dializadores Xpress en formato cartucho. Estos cartuchos de diálisis permiten un procesamiento rápido y sin pérdidas de las muestras y están dispuestos en una matriz de placas de microtítulos (estándar SBS). Por ello, a diferencia del método tradicional en tubo de diálisis, también son adecuados para el procesamiento automatizado de muestras. La última innovación de scienova, la Xpress Dialysis Box, combina los eficientes cartuchos individuales con un gran depósito de tampón de 750 ml. A diferencia de la diálisis convencional en tubos, que puede durar varias horas, el uso de la XDB permite reducir significativamente el tiempo de diálisis y el esfuerzo de trabajo. La caja de información con un ejemplo ilustra las ventajas de esta innovación.

Diseño patentado que previene pérdidas de muestras y obstrucción de membranas

Los Xpress Dialyzer de scienova son cartuchos desechables con una membrana de alta calidad de un corte definido. El corte, o también Molecular Weight Cut-Off (MWCO), indica qué tamaño molecular o límite de peso molecular puede atravesar una membrana o ser retenido. Moléculas de mayor tamaño a un peso molecular determinado no pueden pasar la membrana, mientras que moléculas más pequeñas pueden difundirse a través de ella, separándose así de las moléculas más grandes. El tamaño de corte necesario de una membrana puede variar según la aplicación, por lo que scienova ofrece diferentes cortes entre 2 kDa y 140 kDa.

Gracias a la geometría patentada de los cartuchos, se logra una alta superficie de membrana en relación con el volumen, lo que aumenta la eficiencia de la diálisis. La mayor superficie permite una difusión más rápida de las moléculas pequeñas a través de la membrana. Además, el riesgo de obstrucción (membrane fouling) se minimiza mediante la orientación vertical de la membrana, ya que los componentes de la muestra no pueden sedimentarse, evitando pérdidas de muestra o una reducción en la velocidad de diálisis. Para volúmenes de muestra desde 10 µl hasta 1000 µl, hay diferentes tamaños de cartucho disponibles. La familia de dializadores Xpress incluye modelos como MD100, MD300, ED300 y MD1000, nombrados según la capacidad del dializador.

Los Xpress Dialyzer se colocan en un soporte adecuado, de modo que un conjunto completo de hasta 96 muestras puede colocarse en el depósito de tampón de la XDB en un solo paso. Tras finalizar la diálisis, el soporte se puede retirar fácilmente y el tampón se puede renovar rápidamente. El cambio de tampón puede hacerse manualmente o mediante una bomba de tubo, ya que la Xpress Dialysis Box está equipada con conexiones Luer-Lock prácticas. Los cartuchos de diálisis son compatibles con equipos de laboratorio estándar y pueden manipularse con pipetas o robots de pipeteo. Con una pipeta multicanal, se pueden cargar o extraer simultáneamente las ocho muestras de una fila. Las aberturas especialmente diseñadas de los Xpress Dialyzer permiten una pipeteo preciso y con pérdidas mínimas, incluso con cantidades muy pequeñas de muestra.

Manipulación optimizada que permite un amplio espectro de aplicaciones

Los Xpress Dialyzer de scienova están diseñados para ser utilizados independientemente de los sistemas de pipeteo y automatización de laboratorio, ya que son compatibles con el estándar de placas de microtítulos (SBS). Gracias a esta versatilidad, son adecuados para aplicaciones como cribado de alto rendimiento (HTS) o experimentos de scouting, análisis rutinarios en laboratorios médicos o purificación de oligonucleótidos de ARN. En el desarrollo de vacunas, por ejemplo, pueden usarse para la producción de variantes de antígenos. "Debido a que muchas proteínas son muy sensibles a factores ambientales y su producción es compleja, queríamos proporcionar al personal de laboratorio una herramienta atractiva que permita trabajar de manera sencilla, segura, suave y eficaz", explica el Dr. Kreusch. Además de la velocidad, la reproducibilidad sin pérdida de calidad es un foco importante en el desarrollo futuro. En el futuro, también podrán conectarse sensores mediante las conexiones correspondientes para medir, por ejemplo, la temperatura y la conductividad en el depósito de tampón. De este modo, se podrá seguir el proceso de diálisis en tiempo real, facilitando la evaluación de los resultados y garantizando un almacenamiento de datos completo, análisis, registro y documentación detallada.

"Con esta tecnología moderna y completa de diálisis, los laboratorios no solo conservan sus recursos, sino que también obtienen una nueva dimensión en eficiencia en comparación con los métodos tradicionales de separación. Volúmenes pequeños, muchas muestras y manejo seguro: ningún tubo de diálisis clásico puede competir", resume el Dr. Kreusch.

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XDB™, Xpress Dialyzer™ y scienova™ son marcas comerciales de scienova GmbH, Spitzweidenweg 30, Jena, Alemania.

Representación de la eficiencia de diálisis y cálculo del tiempo necesario mediante una muestra de ejemplo:

En la XDB se dializaron 9,6 ml de una solución de albúmina sérica bovina con cloruro de potasio (KCl-BSA) con una concentración de 2 M de KCl y 2 mg/ml de BSA contra 750 ml de agua destilada. La diálisis se realizó en 12 cartuchos MD100 (corte de 6-8 kDa), cada uno con 8 × 100 µl de la solución KCl-BSA, en un agitador magnético, utilizando además un sensor de conductividad en el depósito de tampón. La línea azul muestra la conductividad (EC) medida del KCl que difunde, mientras que la línea roja punteada indica la proporción calculada en porcentaje del KCl restante en los dializadores. Los puntos rojos representan el porcentaje de BSA en el dializador, medido mediante la densidad óptica a 280 nm en un espectrofotómetro. Todos los datos se basan en tres experimentos independientes y se muestran con medias y desviaciones estándar.

Duración total: La duración total de todo el proceso es de aproximadamente 51 minutos.

1. Pipeteo de las muestras: Uso de una pipeta de 8 canales para llenar los cartuchos de diálisis con 96 muestras, rellenar el depósito de tampón y colocar las muestras en la caja de diálisis —> Duración: aproximadamente 2 minutos.
2. Tiempo de diálisis: Diálisis hasta alcanzar el equilibrio —> Duración: aproximadamente 45 minutos.
3. Extracción de las muestras: Retirar el soporte con los cartuchos y extraer las muestras con la pipeta de 8 canales —> Duración: aproximadamente 2 minutos.

Resultado:

La concentración inicial de 2 M de KCl en las muestras se reduce a aproximadamente 25 mM. Al repetir la diálisis cambiando la solución tampón, la concentración de KCl en las muestras cae a 0,33 mM.