윤활유를 사용하여 복잡한 유체를 오염 및 캐리오버 없이 처리

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14486(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

취급 및 준비 과정에서 생물학적 시료의 교차 오염은 실험실 설정의 주요 문제로, 위양성 또는 위음성으로 이어집니다. 피펫 팁의 샘플 캐리오버 잔류물이 이 문제의 원인이 됩니다. 시중에서 판매되는 대부분의 피펫 팁은 표면 장력이 높은 액체를 밀어낼 수 있는 소수성 폴리머로 제조되지만, 표면 장력이 낮은 액체와 점성 유체가 포함될 때는 성능이 부족합니다. 더욱이, 피펫 팁의 소수성으로 인해 생체 분자의 소수성 흡착이 발생하여 피펫팅 중에 부정확성과 정밀도 손실이 발생할 수 있습니다. 여기서 우리는 피펫 팁의 전수성 특성을 달성하기 위해 윤활제 주입 표면(LIS) 기술의 사용을 제안합니다. 다양하고 단순한 디자인을 사용하여 시중에서 판매되는 피펫 팁의 내부 루멘을 화학 기상 증착(CVD)을 사용하여 플루오로실란(FS) 층으로 코팅했습니다. 팁에 있는 FS 그룹의 존재는 X선 광전자 분광법(XPS) 및 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 테스트를 통해 확인됩니다. 불소계 윤활제를 통해 팁을 윤활한 후 팁의 전지성 및 반발 작용이 크게 향상되었으며 이는 정적 및 히스테리시스 접촉각 측정을 통해 드러났습니다. 물리적 흡착에 대한 윤활제 주입 피펫 팁의 반발성은 식용 색소 염료와 인간 혈액 샘플을 피펫팅하여 조사하고 처리되지 않은 팁과 비교합니다. 결과는 상업적으로 이용 가능한 팁에 비해 윤활제가 주입된 팁을 사용할 때 캐리오버 잔여물의 양이 훨씬 적다는 것을 보여줍니다. 또한 윤활제 주입 팁이 박테리아 용액을 위아래로 피펫팅한 후 내부 루멘의 박테리아 오염을 3~6로그(팁 크기에 따라 99% 이상)까지 줄이는 것을 보여줍니다.

액체 취급 장치의 유체 이월은 실험 실패, 측정 부정확성 및 샘플 손실로 이어질 수 있습니다. 이는 세균학 연구, 중합효소연쇄반응(PCR), 방사면역분석 등 일반 과학 절차에서 교차 오염의 주요 원인입니다1,2,3,4. 예를 들어 범죄 법의학 연구실의 PCR 증폭 반응에서 소량의 DNA 오염으로 인해 DNA가 증폭되어 위양성 식별이 촉진될 수 있습니다5. 이러한 경우, 오염의 근본 원인은 점도가 높고 표면 장력이 낮은 물질을 피펫팅하여 피펫의 플라스틱 표면에 달라붙어 다음 테스트 샘플6,7,8로 부적절하게 배출되는 데서 비롯될 수 있습니다. 또한 피펫팅 시 이월 오염으로 인해 잘못된 용량 결정, 팁 교체 필요성, 탄소 배출량 및 일회용 팁 폐기와 관련된 비용이 발생할 수 있습니다. 캐리오버의 영향을 실질적으로 최소화하기 위해 실험실 작업 영역에는 피펫, 시험관 홀더 및 원심분리기9,10,11와 같은 별도의 공급품 및 장비 세트가 필요합니다. 필터가 있는 일회용 팁은 일반적으로 피펫터10,12,13,14 내에 축적되는 앰플리콘에서 발생하는 오염을 방지하기 위한 주요 전략으로 권장됩니다. 그러나 일회용 팁은 고정 팁15을 사용하는 자동화된 로봇 워크스테이션에는 적용되지 않습니다. 현재 웰 간 간격을 늘리고 플레이트 전송 중에 로봇 그리퍼의 비자발적인 z축 이동을 방지함으로써 교차 오염을 방지하기 위한 기술이 마련되었습니다10,16. 또한 현재 문헌에서는 강력한 세척 루틴으로 처리된 고정 팁이 일회용 팁에 대한 실행 가능하고 효과적인 대안이 될 수 있다고 제안합니다16. 캐리오버 오염 문제는 자동 증폭 시스템의 로봇 팔에서 PCR 산물을 제거하는 데 사용되는 주사기 및 바늘과 같은 다른 형태의 실험실 장비로 확대될 수 있습니다17. 잠재적인 해결책은 샘플 캐리오버 문제를 최소화할 수 있도록 실험실 장비, 즉 피펫 팁의 표면 수정을 포함합니다.