Wie?
Grundprinzipien, Ablauf und Herausforderungen
So funktioniert die Mikrodosierung: berührungslose Dosierung und Kontaktdruck
Die berührungslose Dosierung und der Kontaktdruck sind die beiden Grundprinzipien unserer Mikrodosierer:
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Berührungslose Dosierung
Bei der berührungslosen Dosierung wird die Probe durch die Luft übertragen – als Einzeltropfen, Tropfenfolge oder Flüssigkeitsstrahl. Weil die Oberfläche nie berührt wird, haben die Eigenschaften des Substrats keinen Einfluss auf das Volumen, und es besteht kein Risiko von Beschädigung oder Kontamination. Zugleich entfallen die Auf- und Abbewegungen, was Zeit spart. Die Spotgröße bestimmen die Oberflächenspannung der Flüssigkeit und das Substrat. Berührungsloses Microarray-Spotting ist deshalb ideal, wenn eine überschaubare Zahl von Proben auf viele Substrate dosiert werden soll.
Kontaktbasierte Dosierung
Bei der kontaktbasierten Dosierung wird die Probenlösung durch kurzen Kontakt von einem Pin oder einer Kapillare auf die Zieloberfläche übertragen. Der große Vorteil dieser Kontaktdosierung: Der parallele Probentransfer ist einfach, der Probendurchsatz hoch. Sollen viele Proben auf eine überschaubare Zahl von Substraten gedruckt werden, ist der Kontaktdruck mit vielen Pins die Methode der Wahl.
Ablauf der Dosierung kleinster Volumina
- Ein Aliquot der Probenlösung aufnehmen.
- Einige Tropfen vorab abgeben, bis der Dosierer stabil läuft und Anfangseffekte abgeklungen sind.
- Zum gewünschten Ziel fahren und mit dem Dosieren beginnen.
- Zur Waschstation fahren und die Dosierspitze innen und außen reinigen.
- Mit der nächsten Probe fortfahren.
Für Anwendungen mit nur einer Lösung führt der Bulk-Modus die Flüssigkeit direkt aus einem 20-mL-Glasfläschchen über eine Kapillare in den Dosierer – ein wiederholtes Aufnehmen entfällt. Das ist ideal, wenn größere Volumina gebraucht werden: Es spart Zeit und Arbeitsfläche im Gerät und minimiert den Lösungsmittelverlust durch Verdunstung.
Herausforderungen beim Dosieren
Verdunstung
Der Kontakt mit der Umgebungsluft erhöht den Lösungsmittelverlust durch Verdunstung – die Lösung konzentriert sich auf. Bei wässrigen Lösungen bremst eine höhere Luftfeuchte die Verdunstung wirksam, ebenso eine niedrigere Temperatur.
Dabei darf der Taupunkt nicht unterschritten werden, sonst kondensiert Wasser und verdünnt die Proben. Das Halten der Taupunkttemperatur ist deshalb die Balance zwischen Verdunstung und Kondensation.
Unsere Mikrodosiersysteme lassen sich mit einer präzisen Taupunktregelung ausstatten.
Staub und Schmutz
Staub ist eine häufige Kontaminationsquelle und verursacht Probleme bei der Probenaufnahme, etwa das Verstopfen der Dosierspitze. Eine saubere Umgebung ist deshalb dringend zu empfehlen. Unsere Geräte sind gut abgedichtet, sodass sich Temperatur und Luftfeuchte im Inneren präzise regeln lassen und kein Staub eindringt. Die Produktionssysteme können zusätzlich mit einem HEPA-Filtermodul ausgestattet werden.
Elektrostatische Aufladung
Elektrostatische Ladungen auf nicht leitenden Oberflächen erzeugen starke elektrische Felder. Da die von Mikrodosierern ausgestoßenen Tropfen selbst geladen sind, können solche Felder sie ablenken. Das ist ein häufiges Problem beim Dosieren auf Kunststoffsubstrate, etwa den Boden einer 96-Well-Mikrotiterplatte oder den Kanal eines Lab-on-a-Chip-Bauteils. Je kleiner und leichter die Tropfen, desto stärker der Effekt.
Deshalb müssen alle Ladungen auf Kunststoffoberflächen vor dem Dosieren beseitigt werden. Dafür lassen sich unsere Geräte optional mit Ionisatoren ausstatten, die alle elektrischen Ladungen auf den Oberflächen schnell und wirksam neutralisieren.