Turbo voor de eiwit- en RNA-reiniging: Uniek cartridge-ontwerp maakt versnelde dialyse van tot 96 monsters tegelijk mogelijk

Zowel de Xpress Dialysis Box als de Xpress Dialyzer zijn ontworpen om compatibel te zijn met de SBS-standaard, waardoor ze geschikt zijn voor automatisering, vooral bij grote, regelmatig terugkerende monsters. (Bron: Andreas Balg)

De mogelijkheid om 8 monsters gelijktijdig te pipetteren geeft de dialysekartonnen een hoge efficiëntie. (Bron: Christian Häcker)

Zelfs zeer kleine monsterhoeveelheden kunnen probleemloos worden gedialyseerd. Verschillende cartridge-modellen maken een verliesarme dialyse mogelijk van monstervolumes tussen 10 µl en 1000 µl. (Bron: Andreas Balg) / Even very small sample volumes can be dialyzed easily. Various cartridge models enable low-loss dialysis of sample volumes ranging from 10 µl to 1000 µl. (Source: Andreas Balg)

Door het grote aantal monsters in een groot bufferreservoir en de mogelijkheid tot eenvoudige bufferwisseling, zorgt de Xpress Dialysis Box voor een hoge dialyse-efficiëntie met minimale inspanning. (Bron: Andreas Balg)

De Xpress Dialyzer beschikt over speciaal ontworpen monsteropeningen. Door het nauwkeurig aansluiten van de pipetpunten wordt verliesarm vullen en afnemen van monsters gegarandeerd en wordt een terugwinning (Recovery) van tot 99% bereikt. (Bron: Christian Häcker)

De Xpress Dialyzer beschikt over speciaal ontworpen monstersluitingen. Door het nauwkeurig plaatsen van de pipetpunten wordt verliesarm vullen en afnemen van monsters gegarandeerd en wordt een terugwinning (Recovery) van tot 99% bereikt. (Bron: Christian Häcker)

Levenswetenschap, biomedische wetenschappen en farmacie: De eiwitzuivering na cellys of andere scheidingsmethoden voor verder in-vitro onderzoek behoren tot de standaardtaken in het dagelijkse laboratorium. Als onmisbaar is de dialyse met behulp van een dialysebuisje vastgesteld. Met deze methode kunnen laagmoleculaire stoffen zoals zouten of nucleïnezuren voorzichtig worden gescheiden van hoogmoleculaire monsters zoals eiwitten. Voor geautomatiseerde monsterverwerking is het uitvoeren van dialyse met een dialysebuisje echter ongeschikt. Ook bij kleine monstervolumes of grote aantallen monsters, waar personeelsinzet en procestijd belangrijke kostenfactoren zijn, blijkt het uitvoeren van dialyse met een dialysebuisje weinig efficiënt en relatief tijdrovend. Een oplossing biedt nu de Xpress Dialysis Box (XDB™) van scienova™. Enkelmonsters of tot 96 monsters kunnen parallel worden verwerkt in de bijgeleverde Xpress Dialyzers™ in cartridgeformaat, waardoor de arbeidsbelasting aanzienlijk wordt verminderd. De dialysecartridges met hun unieke, gepatenteerde ontwerp garanderen betrouwbare, verliesarme monsterafname, zelfs van kleinste hoeveelheden van slechts enkele microliters. Het grote bufferreservoir van de XDB en de geoptimaliseerde volume-oppervlakteverhouding van de Xpress Dialyzer met korte diffusiebanen zorgen ervoor dat de dialyse aanzienlijk wordt verkort. De Xpress Dialysis Box biedt een efficiënte en tijdbesparende oplossing voor eiwitzuivering in het laboratorium, levert betrouwbare resultaten en vermindert kosten en inspanning.

Om eiwitten zonder kwaliteitsverlies te reinigen, wordt standaard de scheidingsmethode dialyse gebruikt om overtollige zouten of buffers te verwijderen als voorbereidende stap voor verdere verwerking van de eiwitten. "Ook al is dialyse als methode relatief oud, het blijft een van de zachtste methoden om de activiteit van eiwitten in monsters te behouden," zegt Dr. Stefan Kreusch, algemeen directeur van scienova GmbH. Deze zachte methode is echter tijdrovend en in zijn huidige vorm onflexibel en arbeidsintensief. De klassieke dialyse in een dialysebuisje blijkt vooral bij kleine monstervolumes van 10 tot 1000 μl en grote aantallen monsters omslachtig in gebruik en niet kosteneffectief.

Om de laboratoriumdialyse efficiënter te maken en de omgang met kleine en variabele monstervolumes te verbeteren, heeft scienova GmbH uit Jena zich gespecialiseerd in de optimalisatie van dialyse. Het bedrijf biedt voor kleine monstervolumes de Xpress Dialyzer in cartridgeformaat aan. Deze dialysecartridges maken een snelle en verliesvrije monsterverwerking mogelijk en zijn gerangschikt volgens het microtiterplaatraster (SBS-standaard). Daarom zijn ze, in tegenstelling tot de gebruikelijke methode in dialysebuisjes, ook geschikt voor geautomatiseerde verwerking van monsters. De nieuwste ontwikkeling van scienova, de Xpress Dialysis Box, combineert de efficiënte individuele cartridges met een groot bufferreservoir van 750 ml. In tegenstelling tot de gebruikelijke dialyse in buisjes, die meerdere uren kan duren, maakt het gebruik van de XDB een aanzienlijke verkorting van de dialyse- en arbeidsduur mogelijk. Het informatiedeel met een voorbeeld illustreert de voordelen van deze innovatie.

Gepatenteerd ontwerp voorkomt monsterverlies en membraanverstopping

De scienova Xpress Dialyzer is wegwerp-cartridges met een hoogwaardige membraan met een bepaald cut-off. De cut-off of ook molecular weight cut-off (MWCO) geeft aan welke molecuulgroottes of moleculairgewichtsgrenzen een membraan doorlaten of tegenhouden. Grotere moleculen vanaf een bepaald moleculairgewicht kunnen de membraan niet meer passeren, terwijl kleinere moleculen door de membraan diffunderen en zo van de grotere moleculen worden gescheiden. De benodigde cut-off-waarde van een membraan kan variëren afhankelijk van de toepassing, daarom biedt scienova verschillende cut-offs tussen 2 kDa en 140 kDa aan.

Door de gepatenteerde geometrie van de cartridges wordt een hoog membraanoppervlak in verhouding tot het volume bereikt, wat de efficiëntie van de dialyse verhoogt. Door het grotere oppervlak wordt snellere diffusie van kleine moleculen door de membraan mogelijk gemaakt. Bovendien wordt het risico op verstopping (membrane fouling) door de verticale uitlijning van de membraan geminimaliseerd, omdat monsteronderdelen zich niet kunnen afzetten, wat monsterverlies of het remmen van de dialyse-snelheid zou veroorzaken. Voor monstervolumes van 10 μl tot 1000 μl zijn verschillende cartridgeformaten beschikbaar. Tot de Xpress Dialyzer-familie behoren onder andere de modellen MD100, MD300, ED300 en MD1000, die naar het volume van de dialysebuis zijn genoemd.

De Xpress Dialyzer bevindt zich in een passende houder, zodat een volledige set monsters tot 96 monsters met één enkele stap op het bufferreservoir van de XDB kan worden geplaatst. Na afloop van de dialyse kan de houder eenvoudig worden verwijderd en het buffer snel worden ververst. De buffer kan zowel handmatig als met behulp van een slangpomp worden vervangen, omdat de Xpress Dialysis Box is uitgerust met praktische Luer-lock-aansluitingen. De dialysecartridges zijn compatibel met standaard laboratoriumapparatuur en kunnen worden bediend met standaardpipetten of pipetteermachines. Met een multikanalpipet kunnen alle acht monsters van een reeks gelijktijdig worden geladen of verwijderd. De speciaal ontworpen openingen van de Xpress Dialyzer maken nauwkeurig en verliesarm pipetteren mogelijk met gebruikelijke pipetspuiten, zelfs van kleinste monsterhoeveelheden.

Geoptimaliseerde handling voor breed toepassingsgebied

De scienova Xpress Dialyzer is zodanig ontworpen dat ze onafhankelijk van de gebruikte pipetteer- en laboratoriumautomatiseringssystemen kunnen worden gebruikt, omdat ze compatibel zijn met de microtiterplaatstandaard (SBS). Dankzij deze veelzijdigheid zijn ze geschikt voor toepassingen zoals high-throughput screening (HTS) of scouting-experimenten, voor routinematige analyses in medische laboratoria of voor de zuivering van RNA-oligonucleotiden. In de ontwikkeling van vaccins kunnen ze bijvoorbeeld worden gebruikt voor de productie van antigeenvarianten. "Omdat veel eiwitten zeer gevoelig zijn voor omgevingsfactoren en complex in hun productie, wilden we het laboratoriumpersoneel een aantrekkelijk hulpmiddel bieden dat eenvoudig, veilig, zacht en effectief werken mogelijk maakt," legt Dr. Kreusch uit. Naast snelheid ligt de focus van verdere ontwikkeling ook op reproduceerbaarheid zonder kwaliteitsverlies. In de toekomst kunnen ook sensoren worden aangesloten via de bijbehorende aansluitingen, bijvoorbeeld om temperatuur en geleidbaarheid in het bufferreservoir te meten. Op deze manier kan het dialyseproces in realtime worden gevolgd, wat een eenvoudige evaluatie van de dialyse-resultaten mogelijk maakt, evenals uitgebreide gegevensopslag, analyse, rapportage en gedetailleerde documentatie.

"Met deze moderne en uitgebreide dialyse-technologie besparen laboratoria niet alleen hun middelen, maar behalen ze ook een geheel nieuwe mate van kosteneffectiviteit in vergelijking met traditionele scheidingsmethoden. Kleine monstervolumes, grote aantallen monsters en veilige hantering – geen enkele klassieke dialysebuis kan daaraan tippen," concludeert Dr. Kreusch.

_______________
XDB™, Xpress Dialyzer™ en scienova™ zijn handelsmerken van scienova GmbH, Spitzweidenweg 30, Jena, Duitsland.

Weergave van dialyseefficiëntie en berekening van de tijdsbesteding aan de hand van een voorbeeldmonster:

In de XDB werden 9,6 ml van een kaliumchloride-runderserumalbumine-oplossing (KCl-BSA-oplossing) met een concentratie van 2 M KCl en 2 mg/ml BSA gedialyseerd tegen 750 ml gedestilleerd water. De dialyse vond plaats in 12 MD100-cartridges (Cut-Off 6-8 kDa), elk met 8 × 100 μl KCl-BSA-oplossing, op een magnetische roerder met aanvullende gebruikmaking van een geleidbaarheidssensor in het bufferreservoir. De blauwe lijn toont de gemeten geleidbaarheid (EC) van de gediffundeerde KCl, terwijl de gestippelde rode lijn het berekende, procentuele aandeel van de resterende KCl in de dialysebuisjes weergeeft. De rode punten geven het percentage BSA in de dialysebuisjes aan, gemeten via de optische dichtheid bij 280 nm in de spectrometer. Alle gegevens zijn gebaseerd op drie onafhankelijke experimenten en worden weergegeven met gemiddelden en standaardafwijkingen.

Totale duur: De totale duur van het hele proces bedraagt ongeveer 51 minuten.

1. Pipetteren van de monsters: gebruik van een 8-kanaalpipet voor het vullen van de dialysecartridges met 96 monsters, vullen van het bufferreservoir en plaatsen van de monsters in de dialysebox —> Duur: ca. 2 minuten.
2. Dialyseperiode: dialyse tot het evenwicht —> Duur: ca. 45 minuten.
3. Verwijderen van de monsters: verwijderen van de houder met de cartridges en het monsters met een 8-kanaalpipet —> Duur: ca. 2 minuten.

Resultaat:

De uitgangsconcentratie van 2 M KCl in de monsters wordt gereduceerd tot bijna 25 mM. Bij herhaling van de dialyse door het wisselen van de bufferoplossing daalt de KCl-concentratie in de monsters tot 0,33 mM.