高通量高精度菌落挑取工作站PIXL助力合成生物學研究
在合成生物學大環境下，作為英國生命科學行業中自動化儀器領域的領導者，Singer公司在2017年與NUS-SynCTI簽署了一項研究合作協議，來構思和開發一種新型自動化的高通量菌落挑選設備。能在自動化的生產平臺上高效運轉，并大大增強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—Singer-PIXL
當前，越來越多的實驗室會選擇用機器人取代人工來挑取數以千萬計的菌落，而其中關注的就是挑菌的準確率。自動挑菌的設備具有挑取一致性、可重復性、工作時間長的優點。然而，并不是所有的自動挑菌設備都能達到高精度挑菌，它們在挑取時經常會觸碰到其他物質，這也是全面檢測自動挑菌設備準確性的重要原因。
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步驟。在這里，為了檢測PIXL菌落挑取平臺的挑取準確性，從兩方面來進行實驗：
1、挑取單個菌落而產生不交叉污染，兩個菌落間的小距離是多少？
利用“棋盤陣列”實驗，來檢測PIXL挑取陣列菌落的能力。在陣列模式下，PIXL在1536密度陣列下能完美地挑取每一個菌，準確率達到了100%。其中兩個相鄰菌落中心點之間的距離為2mm，假設菌落的平均直徑為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準確挑菌且不交叉污染所要求的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確率？
瓊脂不平或瓊脂高度的改變是引起挑菌準確率下降的常見原因，因為從菌落到相機的距離直接影響菌落的位置計算，這是瓊脂高度改變引起的變量因素。較低的瓊脂高度導致菌落到相機的距離更遠，使相機獲取的菌落大小較實際情況更小。另外，較高的瓊脂高度導致菌落到相機的距離更近，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內置了一種智能度量標準，自動偵測瓊脂高度并據此調整菌落位置信息。
為了檢測這一性能，向Singer PlusPlates中傾注不同體積的瓊脂，并將芽殖酵母細胞點種到這些瓊脂上，培養2天后，從每塊板上挑取96個菌落。其準確性通過兩種方法測定：一是通過在源板上尋找挑取痕跡；二是通過在目標板上培養菌落并檢測菌落的生長。
結果發現，當平皿中有34~46ml瓊脂時，相當于瓊脂高度在4.7~6.3cm，挑取準確率高于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，挑菌準確率高于99%
在另一個單獨的測試中，發現平皿中瓊脂不平，可能是準備平皿時桌面不平導致的，但這并不會影響挑取的準確性。PIXL在平皿的不同位置成功挑取了40個菌落。這進一步證實挑菌平臺可以適應不同瓊脂高度的平皿。
Singer-PIXL三大優勢
1友好的用戶界面
Singer-PIXL使用觸摸屏界面來引導用戶完成整個工作流程，并能在幾分鐘內選擇正確的菌落。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精準挑選的技術
PIXL擁有著新研發的挑取技術—Pinpoint ，能保障實驗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備一樣，每次都必須對其進行滅菌。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生無菌末端作為新針頭來轉移微生物菌落，去除清洗滅菌環節，降低交叉污染的風險，減少耗材成本。
3自動識別瓊脂厚度
精準挑選技術的另一個優勢是可以自動應對瓊脂厚度的變化，以確保在不損壞瓊脂平板的情況下挑選并轉移平板上的菌落 。而且執行挑選的精準度可達50微米，確保細小菌落的準確挑取。優化的挑取動作適用于大多數的粘性菌：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，有著無與倫比的優勢，從研發到設計、從模型到實踐，都是面向用戶的真實反饋和體驗。作為英國SINGER公司在大中華區的獨家合作伙伴，磐麥科技將會和SINGER一起繼續努力，不斷進步，為廣大科研客戶提供幫助。
當前，越來越多的實驗室會選擇用機器人取代人工來挑取數以千萬計的菌落，而其中關注的就是挑菌的準確率。自動挑菌的設備具有挑取一致性、可重復性、工作時間長的優點。然而，并不是所有的自動挑菌設備都能達到高精度挑菌，它們在挑取時經常會觸碰到其他物質，這也是全面檢測自動挑菌設備準確性的重要原因。
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步驟。在這里，為了檢測PIXL菌落挑取平臺的挑取準確性，從兩方面來進行實驗：
1、挑取單個菌落而產生不交叉污染，兩個菌落間的小距離是多少？
利用“棋盤陣列”實驗，來檢測PIXL挑取陣列菌落的能力。在陣列模式下，PIXL在1536密度陣列下能完美地挑取每一個菌，準確率達到了100%。其中兩個相鄰菌落中心點之間的距離為2mm，假設菌落的平均直徑為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準確挑菌且不交叉污染所要求的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確率？
瓊脂不平或瓊脂高度的改變是引起挑菌準確率下降的常見原因，因為從菌落到相機的距離直接影響菌落的位置計算，這是瓊脂高度改變引起的變量因素。較低的瓊脂高度導致菌落到相機的距離更遠，使相機獲取的菌落大小較實際情況更小。另外，較高的瓊脂高度導致菌落到相機的距離更近，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內置了一種智能度量標準，自動偵測瓊脂高度并據此調整菌落位置信息。
為了檢測這一性能，向Singer PlusPlates中傾注不同體積的瓊脂，并將芽殖酵母細胞點種到這些瓊脂上，培養2天后，從每塊板上挑取96個菌落。其準確性通過兩種方法測定：一是通過在源板上尋找挑取痕跡；二是通過在目標板上培養菌落并檢測菌落的生長。
結果發現，當平皿中有34~46ml瓊脂時，相當于瓊脂高度在4.7~6.3cm，挑取準確率高于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，挑菌準確率高于99%
在另一個單獨的測試中，發現平皿中瓊脂不平，可能是準備平皿時桌面不平導致的，但這并不會影響挑取的準確性。PIXL在平皿的不同位置成功挑取了40個菌落。這進一步證實挑菌平臺可以適應不同瓊脂高度的平皿。
Singer-PIXL三大優勢
1友好的用戶界面
Singer-PIXL使用觸摸屏界面來引導用戶完成整個工作流程，并能在幾分鐘內選擇正確的菌落。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精準挑選的技術
PIXL擁有著新研發的挑取技術—Pinpoint ，能保障實驗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備一樣，每次都必須對其進行滅菌。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生無菌末端作為新針頭來轉移微生物菌落，去除清洗滅菌環節，降低交叉污染的風險，減少耗材成本。
3自動識別瓊脂厚度
精準挑選技術的另一個優勢是可以自動應對瓊脂厚度的變化，以確保在不損壞瓊脂平板的情況下挑選并轉移平板上的菌落 。而且執行挑選的精準度可達50微米，確保細小菌落的準確挑取。優化的挑取動作適用于大多數的粘性菌：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，有著無與倫比的優勢，從研發到設計、從模型到實踐，都是面向用戶的真實反饋和體驗。作為英國SINGER公司在大中華區的獨家合作伙伴，磐麥科技將會和SINGER一起繼續努力，不斷進步，為廣大科研客戶提供幫助。
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挑菌/接種/復制
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