Lineare Bewegungssysteme in automatisierten RT-PCR-Tests medizinischer Anwendungen

Die vollständige Suite von Automatisierungs- und Bewegungssteuerungslösungen.

Angesichts der nahezu ständigen Aktualisierungen der Zahl der weltweit bestätigten COVID-19-Fälle haben Sie wahrscheinlich von verschiedenen Methoden gehört, um nach dem Virus zu suchen, das die Krankheit verursacht. Obwohl es bereits mehrere bewährte Methoden zum Nachweis des Virus gibt, experimentieren Labors auf der ganzen Welt mit neuen Tests und Methoden, um ein schnelleres und noch zuverlässigeres Screening zu ermöglichen. Trotz dieser neuen Entwicklungen ist der „Goldstandard“ der Testmethoden für COVID-19 der RT-PCR-Test.

Die Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) ist eine zuverlässige, hochempfindliche Methode zum Nachweis des SARS-CoV-2-Virus, das die COVID-19-Coronavirus-Krankheit verursacht. Obwohl der Test auf Tischgeräten durchgeführt werden kann, die in der Lage sind, eine oder wenige Proben gleichzeitig zu analysieren, werden die meisten RT-PCR-Tests von großen Workstations durchgeführt, die Tausende von Proben pro Tag verarbeiten können und sich in Krankenhäusern, Kliniken und spezialisierten Einrichtungen befinden Testeinrichtungen.

Hier ist ein Überblick über die Funktionsweise des RT-PCR-Tests:

Eine Testprobe (normalerweise mit einem Abstrich aus dem Rachen oder der Nase des Patienten entnommen) wird mit Chemikalien behandelt, um Fette und Proteine ​​zu entfernen, damit die RNA des Virus extrahiert werden kann. (Beachten Sie, dass SARS-CoV-2 nur RNA, keine DNA enthält.) Die RNA wird dann mithilfe eines Reverse-Transkriptase-Enzyms in DNA umgewandelt (dies ist der „RT“-Teil von „RT-PCR“). Dieser Schritt ist notwendig, da RNA nicht amplifiziert oder kopiert werden kann, DNA jedoch schon. Kurze DNA-Fragmente (als „Primer“ bezeichnet), die komplementär zur viralen DNA sind, werden hinzugefügt. Wenn virale DNA vorhanden ist, heften sich diese Fragmente an die Zielabschnitte der viralen DNA. Die Mischung wird dann zyklisch erhitzt und gekühlt, um chemische Reaktionen auszulösen, wobei eine Art von Enzym, bekannt als Polymerase, verwendet wird, um Kopien der Zielabschnitte der viralen DNA zu erstellen. Das Kopieren von DNA-Abschnitten wird als „Amplifikation“ bezeichnet und dauert typischerweise 20 bis 40 Zyklen, wobei jeder Zyklus die vorherige Menge der Ziel-DNA verdoppelt. Wenn Kopien der Ziel-DNA erstellt werden, wird ein fluoreszierendes Molekül (als „Sonde“ bezeichnet) aktiviert, wodurch ein fluoreszierender Farbstoff freigesetzt wird. Wenn das Fluoreszenzniveau eine Grundlinie oder Zielmenge überschreitet, wird das Vorhandensein des Virus bestätigt. Die Anzahl der Zyklen oder Amplifikationen, die zum Nachweis des Virus erforderlich sind, zeigt die Schwere der Infektion an.

Die RT-PCR-Testmethode beinhaltet also eine relativ unkomplizierte, aber hochempfindliche Reihe chemischer und biologischer Reaktionen … aber was haben lineare Bewegung und Automatisierung mit dem Prozess zu tun?

Erstens ermöglichen die Automatisierung – und insbesondere lineare Bewegungssysteme – die Durchführung des Schervolumens von RT-PCR-Tests, die während eines globalen Gesundheitsnotstands wie dem SARS-Ausbruch oder der COVID-19-Pandemie erforderlich sind. Proben und Verbrauchsmaterialien müssen nicht nur geladen, entladen und durch die verschiedenen Schritte des Prozesses bewegt werden, auch die Handhabung von Flüssigkeiten ist in Schlüsselphasen des Testverfahrens erforderlich.

Hier sind einige Beispiele dafür, wie Linearbewegungssysteme bei RT-PCR-Tests verwendet werden:

Portalroboter mit rotierenden Endeffektoren entfernen Kappen von Probenröhrchen. Liquid-Handling-Roboter – in der Regel kleine kartesische oder Gantry-Systeme – entnehmen Proben aus flüssigen Enzymen und geben sie in Probenröhrchen und -platten ab. Linearantriebe oder Bandförderer bewegen Proben – einzeln oder in Schalen – durch die Arbeitsstation für jeden Schritt des Testprozesses. Linearantriebe bringen Etiketten und Barcodes auf Proben auf

Natürlich könnten all diese Aufgaben von Menschen erledigt werden, aber Linearantriebe und Roboter können schneller und länger arbeiten als Menschen. Und sie können fehlerfrei arbeiten, ohne Etiketten falsch anzubringen oder kritische Proben oder Reagenzien zu verschütten.

Wenn diese Funktionen von automatisierten linearen Systemen ausgeführt werden, wird die Anzahl der Tests, die pro Stunde oder pro Tag durchgeführt werden können, erhöht, das Auftreten von Fehlern wird verringert und die Fähigkeit, Proben zu verfolgen, wird verbessert. Auch die Sicherheit des Klinik- und Laborpersonals wird verbessert, da der Kontakt mit potentiellen Ansteckungen reduziert wird.

All dies bedeutet, dass Ärzte, Kliniker und Patienten in kürzester Zeit zuverlässige Testergebnisse erhalten.