在合成生物學(xué)大環(huán)境下，Singer公司在2017年與NUS-SynCTI簽署了一項(xiàng)研究合作協(xié)議，來構(gòu)思和開發(fā)一種新型自動化的高通量菌落挑選設(shè)備。能在自動化的生產(chǎn)平臺上高效運(yùn)轉(zhuǎn)，并大大增強(qiáng)了高通量的分析能力。這就是新一代的高通量菌落挑取系統(tǒng)—Singer-PIXL

當(dāng)前，越來越多的實(shí)驗(yàn)室會選擇用機(jī)器人取代人工來挑取數(shù)以千萬計(jì)的菌落，而其中最關(guān)注的就是挑菌的準(zhǔn)確率。自動挑菌的設(shè)備具有挑取一致性、可重復(fù)性、工作時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)。然而，并不是所有的自動挑菌設(shè)備都能達(dá)到高精度挑菌，它們在挑取時(shí)經(jīng)常會觸碰到其他物質(zhì)，這也是全面檢測自動挑菌設(shè)備準(zhǔn)確性的重要原因。

Singer公司提供的挑菌平臺PIXL，多功能、可定制、允許用戶控制挑菌過程的每個(gè)步驟。在這里，為了檢測PIXL菌落挑取平臺的挑取準(zhǔn)確性，從兩方面來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

1、挑取單個(gè)菌落而產(chǎn)生不交叉污染，兩個(gè)菌落間的最小距離是多少？

利用“棋盤陣列”實(shí)驗(yàn)，來檢測PIXL挑取陣列菌落的能力。在陣列模式下，PIXL在1536密度陣列下能很好地挑取每一個(gè)菌，準(zhǔn)確率達(dá)到了*。其中兩個(gè)相鄰菌落中心點(diǎn)之間的距離為2mm，假設(shè)菌落的平均直徑為1mm，我們可以推算出，1536密度陣列中，相鄰菌落邊緣間的距離約為1mm。當(dāng)然，如果菌落直徑大于1mm，相鄰菌落邊緣間的距離小于1mm。可以看出，PIXL準(zhǔn)確挑菌且不交叉污染所要求的最小相鄰菌落邊緣間的距離為1mm。

1536密度陣列的菌落間距示意圖

2、瓊脂的高度會如何影響挑取準(zhǔn)確率？

瓊脂不平或瓊脂高度的改變是引起挑菌準(zhǔn)確率下降的常見原因，因?yàn)閺木涞较鄼C(jī)的距離直接影響菌落的位置計(jì)算，這是瓊脂高度改變引起的變量因素。較低的瓊脂高度導(dǎo)致菌落到相機(jī)的距離更遠(yuǎn)，使相機(jī)獲取的菌落大小較實(shí)際情況更小。另外，較高的瓊脂高度導(dǎo)致菌落到相機(jī)的距離更近，使菌落看起來更大。

A)“正常”高度瓊脂 B)更高的瓊脂高度 C)更低的瓊脂高度

為了克服這種常見誤差，PIXL內(nèi)置了一種智能度量標(biāo)準(zhǔn)，自動偵測瓊脂高度并據(jù)此調(diào)整菌落位置信息。

為了檢測這一性能，向Singer PlusPlates中傾注不同體積的瓊脂，并將芽殖酵母細(xì)胞點(diǎn)種到這些瓊脂上，培養(yǎng)2天后，從每塊板上挑取96個(gè)菌落。其準(zhǔn)確性通過兩種方法測定：一是通過在源板上尋找挑取痕跡；二是通過在目標(biāo)板上培養(yǎng)菌落并檢測菌落的生長。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)平皿中有34~46ml瓊脂時(shí)，相當(dāng)于瓊脂高度在4.7~6.3cm，挑取準(zhǔn)確率高于99%。40ml瓊脂的高度為5.5cm，是Singer PlusPlate平皿高度的一半。

PIXL在不同的瓊脂高度上，挑菌準(zhǔn)確率高于99%

在另一個(gè)單獨(dú)的測試中，發(fā)現(xiàn)平皿中瓊脂不平，可能是準(zhǔn)備平皿時(shí)桌面不平導(dǎo)致的，但這并不會影響挑取的準(zhǔn)確性。PIXL在平皿的不同位置成功挑取了40個(gè)菌落。這進(jìn)一步證實(shí)挑菌平臺可以適應(yīng)不同瓊脂高度的平皿。

Singer-PIXL三大優(yōu)勢

1友好的用戶界面

Singer-PIXL使用觸摸屏界面來引導(dǎo)用戶完成整個(gè)工作流程，并能在幾分鐘內(nèi)選擇正確的菌落。對于用戶而言，它的操作非常簡單，通常10分鐘就能讓新用戶掌握軟件功能的90%。簡而言之，輕松無憂。

2精準(zhǔn)挑選的技術(shù)

PIXL擁有著新研發(fā)的挑取技術(shù)—Pinpoint ，能保障實(shí)驗(yàn)過程的可靠性和無菌性。其挑選菌落的針頭無需像使用金屬針的挑菌設(shè)備一樣，每次都必須對其進(jìn)行滅菌。Singer-PIXL使用的是基于聚合物材料的PickupLine無菌挑菌線，該材料能被切割以產(chǎn)生無菌末端作為新針頭來轉(zhuǎn)移微生物菌落，去除清洗滅菌環(huán)節(jié)，降低交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)，減少耗材成本。

3自動識別瓊脂厚度

精準(zhǔn)挑選技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢是可以自動應(yīng)對瓊脂厚度的變化，以確保在不損壞瓊脂平板的情況下挑選并轉(zhuǎn)移平板上的菌落 。而且執(zhí)行挑選的精準(zhǔn)度可達(dá)50微米，確保細(xì)小菌落的準(zhǔn)確挑取。優(yōu)化的挑取動作適用于大多數(shù)的粘性菌：挖、高頻振動、輕拍。

PIXL作為新一代高通量高精度菌落挑取工作站，有著顯著的優(yōu)勢，從研發(fā)到設(shè)計(jì)、從模型到實(shí)踐，都是面向用戶的真實(shí)反饋和體驗(yàn)。作為英國SINGER公司在大中華區(qū)的合作伙伴，磐麥科技將會和SINGER一起繼續(xù)努力，不斷進(jìn)步，為廣大科研客戶提供幫助。