Microplaca

Una microplaca, también conocida como placa de microtitulación, placa de micropocillos o multipocillo, es una placa plana con múltiples "pozos" Se utilizan como pequeños tubos de ensayo. La microplaca se ha convertido en una herramienta estándar en los laboratorios de investigación analítica y pruebas de diagnóstico clínico. Un uso muy común es el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA), la base de la mayoría de las pruebas de diagnóstico médico modernas en humanos y animales.

Una microplaca suele tener 6, 12, 24, 48, 96, 384 o 1536 pocillos de muestra dispuestos en una matriz rectangular de 2:3. Algunas microplacas se han fabricado con 3456 o 9600 pocillos y una "cinta de matriz" Se ha desarrollado un producto que proporciona una tira continua de microplacas grabadas en una cinta plástica flexible.

Cada pocillo de una microplaca suele contener entre decenas de nanolitros y varios mililitros de líquido. También se pueden utilizar para almacenar polvo seco o como rejillas para soportar insertos de tubos de vidrio. Los pozos pueden ser circulares o cuadrados. Para aplicaciones de almacenamiento compuesto, se prefieren los pocillos cuadrados con tapetes de silicona bien ajustados. Las microplacas se pueden almacenar a bajas temperaturas durante períodos prolongados, se pueden calentar para aumentar la tasa de evaporación del disolvente de sus pocillos e incluso se pueden sellar térmicamente con papel de aluminio o película transparente. Varias empresas desarrollaron microplacas con una capa incrustada de material filtrante a principios de la década de 1980 y, hoy en día, existen microplacas para casi todas las aplicaciones de la investigación en ciencias biológicas, que incluyen filtración, separación, detección óptica, almacenamiento, mezcla de reacciones, cultivo celular y Detección de actividad antimicrobiana.

El enorme crecimiento en los estudios de células vivas enteras ha dado lugar a una gama completamente nueva de productos de microplacas que son "tratados con cultivo de tejidos" especialmente para este trabajo. Las superficies de estos productos se modifican utilizando una descarga de plasma de oxígeno para hacerlas más hidrófilas, de modo que sea más fácil para las células adherentes crecer en la superficie que de otro modo sería fuertemente hidrófoba.

Varias empresas han desarrollado robots para manipular específicamente microplacas. Estos robots pueden ser manipuladores de líquidos que aspiran o dispensan muestras líquidas desde y hacia estas placas, o "movimientos de placas" que las transportan entre instrumentos, apiladores de placas que almacenan microplacas durante estos procesos, hoteles de placas para almacenamiento a largo plazo, lavadoras de placas para procesar placas, selladores térmicos de placas para aplicar termosellados, deselladores para retirar termosellados o incubadoras de microplacas para garantizar temperatura constante durante la prueba. Las empresas de instrumentos han diseñado lectores de placas que pueden detectar eventos biológicos, químicos o físicos específicos en muestras almacenadas en estas placas. También se ha desarrollado un lector de placas especializado que puede realizar un control de calidad del contenido de los pocillos de las microplacas, capaz de identificar pocillos vacíos, pocillos llenos y precipitados.

Fabricación y composición

El proceso de fabricación más común es el moldeo por inyección, utilizando materiales como poliestireno, polipropileno y cicloolefina para diferentes necesidades de temperatura y resistencia química. El vidrio también es un material posible y el conformado al vacío se puede utilizar con muchos otros plásticos como el policarbonato.

Las microplacas se fabrican a partir de una variedad de materiales:

• El poliestireno (PS) es el más común, y se utiliza para microplacas de detección óptica de alta gravedad. Puede ser de color blanco por la adición de dióxido de titanio para la absorción óptica o detección de luminiscencia o negro por la adición de carbono para ensayos biológicos fluorescentes. Pero tiene poca resistencia a los solventes orgánicos.
• El polipropileno (PP) se utiliza para la construcción de placas sujetas a grandes cambios de temperatura, como el almacenamiento a −80 °C y el ciclismo térmico. Tiene excelentes propiedades para el almacenamiento a largo plazo de compuestos químicos novedosos y alta resistencia a solventes orgánicos.
• Ciclo-olefinas (COC) se utilizan ahora para construir microplatas que transmiten luz casi intravioleta, permitiendo aplicaciones como ensayos de proteínas mediante mediciones de absorción a 280 nm. Sin embargo, COC tiene una mala resistencia a los solventes orgánicos " es incompatible con altas temperaturas.
• El policarbonato (PC) es barato y fácil de moldear y se ha utilizado para microplacas desechables para el método de amplificación de ADN de reacción en cadena de polimerasa (PCR).
• El vidrio o el cuarzo es también, aunque menos comúnmente " costoso " , usado para construir microplatas para aplicaciones especiales que requieren una resistencia extrema a los solventes orgánicos y/o las propiedades superficiales del vidrio, o la capacidad de transmisión ultravioleta C de cuarzo.

Las microplacas compuestas, incluidas las placas de fondo de filtro, las placas de extracción en fase sólida (SPE) e incluso algunos diseños avanzados de placas de PCR, utilizan múltiples componentes y/o materiales que se moldean por separado y luego se ensamblan en un producto terminado. Las placas ELISA ahora se pueden ensamblar a partir de doce tiras separadas de ocho pocillos, lo que facilita el uso parcial de una placa.

Formatos y esfuerzos de estandarización

Las microplacas se producen con el mismo tamaño estandarizado, pero utilizando una variedad de formatos (consulte la tabla a continuación), materiales (consulte la sección anterior), alturas de las placas, números de pocillos, formas de los pocillos y alturas del fondo de los pocillos, y algunos de estos Las características varían más entre fabricantes que entre otros (consulte la sección siguiente).

También hay placas menos comunes de 192 y 768 pocillos.

• 
  24 horas
• 
  48-well
• 
  96-well
• 
  384-well

Esfuerzos de estandarización

La Sociedad de Ciencias Biomoleculares hizo un intento de estandarizar las microplacas con los estándares ANSI (ANSI/SBS 1-2004, ANSI/SBS 2-2004, ANSI/SBS 3-2004, ANSI/SBS 4-2004) . Estos estándares se han actualizado y ahora se conocen como estándares ANSI SLAS.

Huella y tamaño brida (estandarizada)

Los estándares de microplacas ANSI SLAS definen una huella y una geometría de brida inferior. Estas huellas y Por lo general, todos los fabricantes de microplacas siguen rigurosamente las bridas:

• Estandar de huella (127,76 mm × 85,48 mm ± 0,5 mm)
• Flange estándar

Muesca en la esquina

Aunque se muestra una muesca en la esquina (también conocida como chaflán) en la esquina A1 (arriba a la izquierda) en los dibujos ANSI SLAS, y muchas microplacas implementan esta muesca en la esquina A1, en realidad la "cantidad y ubicación de los chaflanes" (s) es opcional", por lo que en la práctica la presencia o ausencia de muescas en las esquinas adicionales (es decir, la parte inferior izquierda) es una implementación patentada que causa dificultades con la compatibilidad cruzada de accesorios, como con las tapas de microplacas que también pueden implementar la muesca de la esquina correspondiente.

Posición del pozo (estandarizada)

La posición de los pocillos también está estandarizada, pero solo para placas de 96, 384 y 1536 pocillos. Estos son generalmente bien seguidos por los fabricantes:

• Posiciones buenas

Las placas de 96 pocillos tienen un espaciado entre pocillos de 9 mm, las de 384 pocillos de 4,5 mm y las de 1536 pocillos de 2,25 mm. Una característica notable es que el conjunto de pozos es simétrico cuando la placa se gira 180˚ alrededor de su eje Z (eje de altura). Por lo tanto, los instrumentos científicos que utilizan microplacas pueden aceptar la placa en una de dos orientaciones rotadas: la posición "correcta" o girado 180˚.

Otras variantes, como las placas de 24 pocillos, no se consideran en el estándar, pero existe un estándar de facto para implementar en 24 pocillos aplicando el mismo factor de escala que la transición de 384 a 96 pocillos, es decir, 24 pocillos. los pozos tienen una separación de 18 mm.

Forma del pozo

En particular, la forma y el diámetro del pozo no están estandarizados y tiene varias implementaciones patentadas. Esto causa dificultades con la compatibilidad cruzada de accesorios, como con las alfombrillas para tapas de microplacas.

Los pocillos dentro de la microplaca están disponibles en diferentes formas:

• Bien redondo
• Plaza

Los pozos también tienen diferentes geometrías en el fondo del pozo:

• F-Bottom: fondo plano (compatible con mediciones de lector de placas ópticas a través de pozo)
• V-Bottom: Fondo en forma de V (conical para pozos redondos, pirámide cuadrada para pozos cuadrados; mejora la aspiración de volúmenes líquidos bajos)
• U-Bottom: Fondo en forma de U (la mitad de la esfera; mejora la aspiración de volúmenes líquidos bajos)
• C-Bottom: fondo con bordes redondeados mínimos

Los pozos redondos en particular suelen tener algunos diámetros:

• 6.96 mm
• 8,3 mm

Elevación del fondo del pozo

La incorporación más reciente a los estándares de microplacas ANSI SLAS fue la inclusión de un estándar de fondo de pozo. Sin embargo, la norma especifica definiciones y métodos de prueba únicamente para "Elevación del fondo del pozo de microplacas (WBE)", "Variación de la elevación del fondo del pozo (WBEV)" e "Intra -Variación de la elevación del fondo del pozo (IWBEV), pero no establece un valor preferido ni límites para esas definiciones dimensionales. Por lo tanto, todas las alturas del fondo de los pozos son actualmente implementaciones propietarias sin un estándar de facto claro. Esta falta de estandarización puede causar dificultades con aplicaciones como la inyección automática de agujas en el muestreador automático.

• Elevación del fondo

Altura de microplaca estándar

La altura de una microplaca estándar también está definida; sin embargo, a veces los fabricantes no la siguen, incluso si siguen los estándares de huella y bridas.

• Altura (14,35 mm ± 0,76 mm)

Variantes de microplacas con alturas aumentadas

También hay microplacas de pozo profundo, a veces llamadas "bloques". A diferencia de las placas de altura normal, la norma de altura ANSI SLAS 2-2004, no define una altura estándar para placas (bloques) de pozos profundos. Las placas de pozo profundo suelen seguir una altura estándar de facto de 44 mm.

Las placas de depósito también están disponibles comercialmente. Las placas de depósito tienen columnas de pocillos (como en las placas de 96 pocillos, 24 pocillos, etc.) que están fusionados en pocillos individuales, de modo que proporcionan volumen adicional para pipetas multicanal. Al igual que las placas o bloques de pozo profundo, suelen seguir una altura estándar de facto de 44 mm.

Faldas

Las microplacas utilizadas para PCR están diseñadas para tener un espesor de pared notablemente más delgado que las microplacas ANSI/SLAS estándar (para permitir una mejor conducción térmica) y vienen en diferentes tamaños de "faldón" tipos: falda completa, media falda o semifalda y sin falda o sin falda. La falda es análoga a la huella & brida de los estándares ANSI/SLAS, por lo que, si bien la mayoría de las microplacas de PCR con faldón completo pueden cumplir con ANSI/SLAS, otras desviaciones, como las de semifaldón u otras, no cumplen con los estándares ANSI/SLAS.

Historia

La primera microplaca fue creada en 1951 por un húngaro, el Dr. Gyula Takátsy, que mecanizó seis filas de 12 "pocillos" en lucita. Posteriormente, el Dr. John Louis Sever modificó el diseño húngaro en una placa de 96 pocillos, que publicó en 1962. Sin embargo, el uso común de la microplaca comenzó a finales de la década de 1980, cuando John Liner introdujo una versión moldeada. En 1990 había más de 15 empresas que producían una amplia gama de microplacas con diferentes características. Se estima que sólo en el año 2000 se utilizaron 125 millones de microplacas. La palabra "Microtitulación" es una marca registrada de Thermo Electron OY (marca comercial de EE. UU. 754,087.)

Otros nombres comerciales de microplacas incluyen Viewplate y Unifilter (introducidos a principios de la década de 1990 por Polyfiltronics y vendidos por Packard Instrument, que ahora forma parte de PerkinElmer).

En 1996, la Sociedad de Detección Biomolecular (SBS), más tarde conocida como Sociedad de Ciencias Biomoleculares, inició una iniciativa para crear una definición estándar de microplaca. En 2003 se propuso una serie de normas que el Instituto Nacional Estadounidense de Normas (ANSI) publicó en nombre de la SBS. Los estándares rigen varias características de una microplaca, incluido el posicionamiento del pozo (pero no la forma, la profundidad y el diámetro), así como las propiedades de la placa, lo que permite la interoperabilidad entre microplacas, instrumentación y equipos de diferentes proveedores, y es particularmente importante en la automatización de laboratorios. En 2010, la Sociedad de Ciencias Biomoleculares se fusionó con la Asociación para la Automatización de Laboratorios (ALA) para formar una nueva organización, la Sociedad para la Automatización y el Detección de Laboratorios (SLAS). En adelante, los estándares de microplacas se conocen como estándares ANSI SLAS.