Turbo pour la purification de protéines et d'ARN : un design de cartouche unique permet une dialyse accélérée jusqu'à 96 échantillons simultanément

Tant la Xpress Dialysis Box que le Xpress Dialyzer sont conçus pour être compatibles avec la norme SBS, ce qui les rend adaptés à l'automatisation, en particulier pour un grand nombre d'échantillons récurrents. (Source : Andreas Balg)

La possibilité de pipeter 8 échantillons en parallèle confère aux cartouches de dialyse une grande efficacité. (Source : Christian Häcker)

Même de très petites quantités d'échantillons peuvent être dialysées sans difficulté. Différents modèles de cartouches permettent une dialyse à perte minimale d'échantillons allant de 10 µl à 1000 µl. (Source : Andreas Balg)

Grâce au grand nombre d'échantillons dans un grand réservoir de tampon et à la possibilité de changer facilement de tampon, la Xpress Dialysis Box garantit une haute efficacité de dialyse avec un effort minimal. (Source : Andreas Balg)

Les Xpress Dialyzer disposent d'ouvertures d'échantillons spécialement conçues. La fixation précise des pointes de pipette garantit un remplissage et une extraction des échantillons avec peu de perte, atteignant un taux de récupération (Recovery) allant jusqu'à 99 %. (Source : Christian Häcker)

Les Dialyseurs Xpress disposent d'ouvertures d'échantillons spécialement conçues. La fixation précise des pointes de pipette garantit un remplissage et une extraction des échantillons avec peu de pertes, atteignant un taux de récupération (Recovery) allant jusqu'à 99 %. (Source : Christian Häcker)

Sciences de la vie, biomédecine et pharmacie : La purification des protéines après lyse cellulaire ou autres séparations de substances pour des investigations in vitro complémentaires font partie des tâches standard au quotidien en laboratoire. La dialyse à l’aide d’un tube de dialyse s’est imposée comme une étape indispensable. Cette méthode permet de séparer en douceur des substances de faible masse moléculaire, telles que des sels ou des acides nucléiques, de composants d’échantillons de haute masse moléculaire comme des protéines. Cependant, pour le traitement automatisé des échantillons, la dialyse à l’aide d’un tube de dialyse n’est pas adaptée. Même pour de petits volumes d’échantillons ou un grand nombre d’échantillons, où la main-d’œuvre et la durée du processus représentent des coûts importants, la réalisation de la dialyse avec un tube de dialyse s’avère peu efficace et relativement longue. La solution est désormais apportée par la Xpress Dialysis Box (XDB™) de scienova™. Des échantillons individuels ou jusqu’à 96 échantillons peuvent être traités en parallèle dans les dialyseurs Xpress Dialyzers™ en format cartouche, ce qui réduit considérablement la charge de travail. Les cartouches de dialyse, avec leur design unique et breveté, garantissent une récupération fiable et peu lossive des échantillons, même en très petites quantités de quelques microlitres. Le grand réservoir de tampon de la XDB et le rapport volume-superficie optimisé du Xpress Dialyzer avec de courtes distances de diffusion assurent une réduction significative du temps de dialyse. La Xpress Dialysis Box offre une solution efficace et rapide pour la purification des protéines en laboratoire, fournissant des résultats fiables tout en réduisant coûts et effort.

Pour purifier des protéines sans perte de qualité, la méthode de séparation par dialyse est généralement utilisée pour éliminer les sels ou tampons en excès, en tant qu’étape préparatoire à la suite du traitement des protéines. « Même si la dialyse est une méthode relativement ancienne, elle reste l’une des techniques les plus douces pour préserver l’activité des protéines dans les échantillons », explique le Dr Stefan Kreusch, directeur général de scienova GmbH. Toutefois, cette méthode douce est chronophage et, dans sa forme actuelle, peu flexible et laborieuse. La méthode classique de dialyse en tube de dialyse s’avère particulièrement encombrante pour de petits volumes d’échantillons de 10 à 1000 µl ainsi que pour un grand nombre d’échantillons, en raison de sa manipulation complexe et de son coût élevé.

Pour rendre la dialyse en laboratoire plus efficace et améliorer la manipulation de petits volumes d’échantillons variables, scienova GmbH de Jena s’est spécialisée dans l’optimisation de la dialyse. La société propose pour de petits volumes d’échantillons le Xpress Dialyzer en format cartouche. Ces cartouches de dialyse permettent un traitement rapide et sans perte des échantillons, et sont disposées selon la grille de microplaques (standard SBS). Contrairement à la méthode traditionnelle en tube de dialyse, elles conviennent également au traitement automatisé des échantillons. La dernière innovation de scienova, la Xpress Dialysis Box, combine ces cartouches efficaces avec un grand réservoir de tampon de 750 ml. Contrairement à la dialyse classique en tubes, qui peut durer plusieurs heures, l’utilisation de la XDB permet de réduire considérablement la durée de dialyse et la charge de travail. La boîte d’informations avec un exemple illustre les avantages de cette innovation.

Design breveté empêchant la perte d’échantillons et le colmatage de la membrane

Les Xpress Dialyzers de scienova sont des cartouches à usage unique équipées d’une membrane de haute qualité avec une coupure définie. La coupure, ou Molecular Weight Cut-Off (MWCO), indique la taille moléculaire ou la limite de poids moléculaire qu’une membrane laisse passer ou retient. Les molécules plus grosses qu’un certain poids moléculaire ne peuvent plus traverser la membrane, tandis que les petites molécules diffusent à travers la membrane, permettant ainsi de les séparer des molécules plus grosses. La taille de coupure nécessaire d’une membrane peut varier selon l’application ; c’est pourquoi scienova propose différentes coupures allant de 2 kDa à 140 kDa.

Grâce à la géométrie brevetée des cartouches, une grande surface de membrane est atteinte par rapport au volume, ce qui augmente l’efficacité de la dialyse. La surface plus importante permet une diffusion plus rapide des petites molécules à travers la membrane. De plus, le risque de colmatage (membrane fouling) est minimisé par la membrane orientée verticalement, empêchant les composants de l’échantillon de se déposer, ce qui pourrait entraîner des pertes ou ralentir la processus de dialyse. Pour des volumes d’échantillons allant de 10 µl à 1000 µl, différentes tailles de cartouches sont disponibles. La famille de dialyseurs Xpress comprend notamment les modèles MD100, MD300, ED300 et MD1000, nommés d’après leur capacité en volume.

Les Xpress Dialyzers sont placés dans un insert adapté, permettant de traiter jusqu’à 96 échantillons en une seule étape en les plaçant sur le réservoir de tampon de la XDB. Après la dialyse, l’insert peut être facilement retiré, et le tampon renouvelé rapidement. Le changement de tampon peut être effectué manuellement ou à l’aide d’une pompe à tubulure, car la Xpress Dialysis Box est équipée de raccords Luer-Lock pratiques. Les cartouches de dialyse sont compatibles avec l’équipement de laboratoire standard et peuvent être manipulées avec des pipettes ou automates de pipetage. Avec une pipette multicanaux, il est possible de charger ou de prélever simultanément les huit échantillons d’une rangée. Les ouvertures spécialement conçues des Xpress Dialyzers permettent un pipetage précis et peu lossif, même avec de très petites quantités d’échantillons.

Manipulation optimisée permettant une large gamme d’applications

Les Xpress Dialyzers de scienova sont conçus pour être utilisés indépendamment des systèmes de pipetage et d’automatisation de laboratoire, car ils sont compatibles avec la norme de microplaques (SBS). Grâce à cette polyvalence, ils conviennent à des applications telles que le criblage à haut débit (HTS), les expériences de scouting, les analyses de routine en laboratoire médical ou la purification d’oligonucléotides d’ARN. Par exemple, dans le développement de vaccins, ils peuvent être utilisés pour la fabrication de variants d’antigènes. « Comme de nombreuses protéines sont très sensibles aux facteurs environnementaux et leur production est complexe, nous voulions offrir au personnel de laboratoire un outil pratique permettant un travail simple, sûr, doux et efficace », explique le Dr Kreusch. Outre la rapidité, la reproductibilité sans perte de qualité constitue également un objectif majeur de leur développement futur. À l’avenir, il sera également possible de connecter des capteurs via des ports appropriés pour mesurer, par exemple, la température et la conductivité dans le réservoir de tampon. Cela permettra de suivre le processus de dialyse en temps réel, facilitant ainsi l’évaluation des résultats, tout en assurant une sauvegarde, une analyse, une journalisation et une documentation détaillée des données.

« Grâce à cette technologie de dialyse moderne et complète, les laboratoires préservent non seulement leurs ressources, mais gagnent également en toute nouvelle dimension en termes de rentabilité par rapport aux méthodes de séparation classiques. Petits volumes d’échantillons, grand nombre d’échantillons et manipulation sûre — aucun tube de dialyse traditionnel ne peut rivaliser », résume le Dr Kreusch.

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XDB™, Xpress Dialyzer™ et scienova™ sont des marques commerciales de scienova GmbH, Spitzweidenweg 30, Jena, Allemagne.

Présentation de l’efficacité de la dialyse et calcul du temps nécessaire à partir d’un exemple d’échantillon :

Dans la XDB, 9,6 ml d’une solution de sérum albumine bovine (BSA) contenant du chlorure de potassium (KCl) à 2 M ont été dialysés contre 750 ml d’eau distillée. La dialyse a été réalisée dans 12 cartouches MD100 (coupure 6-8 kDa), chacune contenant 8 × 100 µl de solution KCl-BSA, placées sur un agitateur magnétique avec un capteur de conductivité supplémentaire dans le réservoir de tampon. La ligne bleue indique la conductivité (EC) mesurée du KCl diffusé, tandis que la ligne rouge en pointillés montre la proportion calculée, en pourcentage, de KCl restant dans les dialyseurs. Les points rouges représentent la quantité de BSA dans le dialyseur, mesurée par densité optique à 280 nm avec un spectromètre. Toutes les données proviennent de trois essais indépendants, présentés sous forme de moyennes avec écart-type.

Durée totale : La durée totale du processus est d’environ 51 minutes.

1. Pipetage des échantillons : utilisation d’une pipette à 8 canaux pour remplir les cartouches de dialyse avec 96 échantillons, remplir le réservoir de tampon et insérer les échantillons dans la boîte de dialyse —> Durée : environ 2 minutes.
2. Temps de dialyse : jusqu’à l’équilibre —> Durée : environ 45 minutes.
3. Prélèvement des échantillons : retrait de l’insert avec les cartouches et prélèvement des échantillons à l’aide d’une pipette à 8 canaux —> Durée : environ 2 minutes.

Résultat :

La concentration initiale de 2 M KCl dans les échantillons est réduite à près de 25 mM. En répétant la dialyse en changeant la solution tampon, la concentration en KCl dans les échantillons diminue à 0,33 mM.