멀티플렉싱을 위한 국소화 현미경 검사 및 유량 제어
국소화 현미경 검사 응용분야를 위한 완벽한 유량 관리 솔루션
소프트웨어로 제어되고 자동화되며 완전히 통합된 Fluigent의 솔루션은 다중화된 국소화 현미경 검사 기능을 위한 순차 주입을 제공하는 유일한 상용 시스템입니다. 또한 표준 순차 주입 장치인 Aria를 기반으로 고객의 요구 사항(하드웨어, 소프트웨어, 브랜딩 등)에 완벽하게 부합하는 맞춤형 서비스를 제공합니다.
또한 당사의 순차 사출 솔루션은 다음과 같은 추가적인 이점을 제공합니다.
- 유체 시퀀스의 자동화 및 유연한 구성
- 소프트웨어 및 SDK를 통한 손쉬운 통합
- Fluigent의 압력 구동 기술로 최상의 성능 달성
단일 분자 국소화 현미경이란?
단일 분자 국소화 현미경(SMLM이라고도 함)은 표준 현미경 기법에 비해 공간 해상도를 획기적으로 개선하고 분자 수준에서 생물학적 구조의 영상을 캡처할 수 있는 강력한 영상촬영 기법 제품군을 말합니다1.
단일 분자 국소화 현미경에서는 개별 형광 분자를 컴퓨터로 국소화하여, 이러한 국소화 정보를 사용해 초고해상도 영상을 생성합니다. 하위 응용분야로는 올리고 및 리프레시 STORM, DNA PAINT, 다중 항체 라벨링, 세포 생물학, 신경과학 연구 등이 있습니다.
SMLM에 미세유체를 사용하는 이유
일반적인 단일 분자 국소화 현미경 워크플로우에는 형광 라벨링, 시료 준비, 고정 세포와 살아있는 세포의 영상 획득이 포함됩니다.
1- 라벨링 대상 증가
영상촬영 대상의 수가 크로마토그래피로 분리할 수 있는 프로브의 수를 훨씬 능가하는 국소화 현미경의 응용분야가 발전하고 있습니다. 미세유체를 이용한 순차적 라벨링을 통해 훨씬 더 많은 수의 대상을 처리할 수 있습니다.
2- 프로토콜 실패 감소 및 재현성 확보
수동 주입이나 표준 피펫팅은 극도로 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 다음과 같은 응용분야에서 생물학적 시료에 해를 끼칠 수 있습니다.
- 서로 다른 주입은 변동성을 증가시킴(10µL 피펫팅의 경우 개체 내 부정확도 5.7%, 개체 간 부정확도 8.1%)
- 난류로 인해 시료가 손상될 수 있음
- 용기 측면을 만지면 오염될 수 있음
- 비스듬히 피펫팅하거나 팁을 미리 적시지 않고 팁을 닦으면 시료가 부족하게 전달되고 손실될 가능성이 높아질 수 있습니다.
미세유체를 사용하면 완전 자동화된 방식으로 고도로 제어된 마이크로리터 유량(수 nL/min까지, 정확도 < 5%)을 전달할 수 있으므로 위의 한계를 극복할 수 있습니다.
Fluigent가 국소화 현미경을 강화하는 방법
순차적 라벨링을 위한 미세유체 멀티플렉싱 시스템을 구축하려면 미세유체 관리, 전자 및 소프트웨어에 대한 전문 지식이 필요하며, 이를 위해서는 전용 엔지니어링 리소스, 시간, 비용이 필요합니다. 예를 들어 순차 주입을 위해서는 유량 제어의 물리학을 평가한 후 유체 전달 구성 요소, 미세유체 밸브, 전자 장치, 기타 장비를 수집해야 합니다. 또한 현미경 검사를 위한 유량 제어를 자동화하기 위해서는 소프트웨어가 필요합니다.
1- Fluigent는 국소화 현미경 및 살아있는 세포 영상촬영 전용 맞춤형 주문형 멀티플렉싱 시스템과 OEM 자동화 워크플로우를 개발했습니다.
개발과 관련된 다양한 기능이 아래에 설명되어 있습니다. 이러한 기능은 맞춤형 프로젝트에서 브릭으로 재사용하거나 다른 모듈과 결합할 수 있습니다. 고객들이 순차적 라벨링 워크플로우 자동화를 위해 Fluigent를 선택한 이유를 확인해 보세요.
2- Fluigent의 특허받은 압력 기반 유량 관리로 인한 유량 성능 향상
시료 생존 가능성을 보장하는 뛰어난 안정성
당사의 기기에는 Fluigent의 압력 기반 유량 제어 기술이 탑재되어 있습니다. 압력 기반 유량 제어를 사용하여 시료를 미세유체 시스템에 부드럽게 주입합니다. 유체와 접촉하는 기계적 부품이 없기 때문에 압력 컨트롤러는 연동 펌프나 가장 정밀한 시린지 펌프로도 달성할 수 없는 흔들림 없는 유량을 생성할 수 있습니다. Fluigent 컨트롤러를 사용하면 0.1% 미만의 CV로 압력 안정성을 얻을 수 있습니다. 이를 통해 새로운 응용분야에 요구되는 새로운 수준의 안정성을 확보할 수 있습니다. 아래 그래프는 Fluigent 컨트롤러와 연동 펌프, 시린지 펌프 간의 관류 비교를 보여줍니다.
사용자는 각 용액의 유속, 부피, 전달 시간을 개별적으로 선택할 수 있습니다. 그 후 시스템은 프로토콜을 자동으로 수행하며 장기간 안정적으로 유지될 수 있습니다.
현미경 응용분야를 위한 전용 유속 기능
장치에 온오프 밸브가 추가되어 사용자가 영상촬영을 수행하도록 명령하면 유량이 중단되도록 보장합니다. 인접한 그래프에서 볼 수 있듯이 컷 플로우 기술을 사용할 경우 원하는 양을 주입하면 유량이 즉시 중단되어 역류를 방지합니다.
배양 단계에서 역류를 방지하면 미세유체 순차 주입 시스템이 주입과 배양 단계 사이를 빠르게 전환할 수 있어 현미경 연구에 유리합니다. 칩 또는 챔버 바로 앞의 출력부에 있는 또 다른 밸브는 두 번의 연속 주입 사이에 튜브를 세척하기 위해 유량이 칩 또는 폐기물 쪽으로 흐르도록 합니다. 이 밸브는 자동 교정 및 프라이밍에도 유용합니다.
3- 자체 미세유체 밸브 통합 및 자동화를 통한 높은 수준의 멀티플렉싱 기능
현미경 사용자에게 멀티플렉싱 기능을 제공하기 위해 여러 미세유체 밸브(예: 11포트/10웨이 회전식 밸브, 3/2웨이 밸브)의 통합 및 자동화를 기반으로 하는 자동화된 순차 주입 시스템을 개발했습니다. 이 시스템에는 연결 및 유지보수를 용이하게 하는 맞춤형 전자 장치와 기포 발생과 같은 위험을 최소화하고 인체공학을 개선하는 기계적 통합이 함께 제공됩니다. 이들 모두는 가장 효율적이고 성능이 우수한 방식으로 유량 제어 구성 요소와 함께 작동하도록 알고리즘에 의해 제어되며, 완전 자동화된 시스템을 얻기 위해 설정에 통합됩니다.
이러한 시스템을 사용하면 실험 워크플로우 중에 여러 버퍼 저장소를 교체할 수 있으므로 한 실험에서 여러 라벨을 멀티플렉싱할 수 있습니다. 이는 국소화 현미경 응용분야에 이상적입니다.
4- 시간 절약, 사용의 용이성, 원활한 OEM 통합을 위한 SDK 및 소프트웨어
Fluigent는 사용자가 현미경 사용을 위한 액체 처리 시퀀스를 완전히 자동화할 수 있는 멀티플렉싱 응용분야 전용 소프트웨어 기능을 개발했습니다. 이 관류 장치는 모든 관류 프로토콜을 자동으로 수행할 수 있으며 다음과 같은 이점을 제공합니다.
- 형광 현미경 검사를 위한 시료의 정확하고 재현 가능한 준비를 위해 모든 실험 설계에 맞출 수 있음
- 직관적이고 시간을 절약하며 사용하기 쉬움: 개별 방법을 생성, 저장, 호출하여 신속하게 실행할 수 있음
- 멀티컬러 PAINT 영상과 같은 장기 관류 연구 가능
다음 기능을 제공합니다.
- 유량 관리 기능: 볼륨 주입, 타이밍 주입, 저장조 선택, 액체 플러싱 등
- 시퀀싱 기능: 대기, 사용자 대기, TTL 대기, 그룹, 루프
- 프로토콜 로딩 및 저장 기능
- 데이터 기록 기능
- TTL 및 TCP/IP 기능
- 관류 프로토콜이 일시 중지된 동안 다른 영상촬영 프로세스를 수행하기 위해 프로토콜의 일부로 외부 시스템과 통신하고 신호를 기다림
- 오류 기능(프로토콜 실행 중 발생한 오류에 대한 피드백)
표준 소프트웨어 버전은 최종 사용자 자동 순차 주입 시스템인 Aria에 포함되어 있습니다. Aria 소프트웨어는 위의 모든 기능을 수집하고 사용하기 쉬운 인터페이스를 제공하여 사용자가 유량 관리 기능을 추가하여 완벽한 유체 프로토콜을 원활하게 생성할 수 있도록 합니다.
당사는 모든 국소화 현미경 검사 요구 사항을 해결할 수 있는 완벽한 솔루션을 제공합니다.
1 – 표준 순차 주입 시스템
즉시 주문 가능한 국소화 현미경 검사 전용 멀티플렉싱을 제공하며 다음과 같은 이점이 있습니다.
- 최대 10개의 용액 공급
- 모든 프로토콜 자동화
- 전용 Fluigent 소프트웨어 및 SDK
- 단일 출력(1개 시료) 및 연속 출력(9개 시료) 버전
기타 사용 가능한 기능:
- 제어판을 통한 로컬 제어
- 형광 현미경 검사를 위해 암실에서 사용할 수 있는 야간 모드
2 – 소프트웨어
고객의 응용분야에 맞는 완벽한 기능을 갖춘 솔루션을 제공하기 위해 당사는 고객의 요구에 맞게 소프트웨어를 조정할 수 있습니다. 여기에는 맞춤형 인터페이스와 기능 수정이 포함됩니다. 소프트웨어는 압력/유속 조합, 내부 볼륨, 장치와의 통신을 위한 추가 기능(추가 경고, 보안 기능 포함)에 대한 새로운 요구 사항을 충족하도록 조정할 수 있으며, 이를 구현할 수 있습니다. 또한 회사의 기업 정체성 헌장에 맞게 소프트웨어를 맞춤화할 수도 있습니다.
3 – 완전 맞춤형 시스템: 아이디어에서 생산까지
마이크로카피 설정 전용의 새로운 유량 관리 시스템이 필요한 경우, 당사는 유연한 맞춤형 미세유체 장치 개발을 제공하여 고객이 구상하는 시스템을 제공합니다. 고객의 요구와 포함된 모듈(통합 현미경 모듈, 온도 제어, 액체 혼합, 유량 센서 등)에 따라 맞춤형 기능을 추가할 수 있습니다.
당사와의 파트너십을 통해 고객은 미세유체 기술에 대한 15년간의 경험과 제품, 기술, 특허로 구성된 Fluigent의 포트폴리오를 활용할 수 있습니다. 당사는 전문성과 지식을 결합하여 최고 품질의 맞춤형 미세유체 장치를 설계하고 제조합니다. Fluigent와 협력하여 제품 출시 기간을 단축하세요.
- 가장 유연한 솔루션
- Fluigent의 전문성
Reference
Lelek, M. et al. Single-molecule localization microscopy. Nature Reviews Methods Primers vol. 1 Preprint at https://doi.org/10.1038/s43586-021-00038-x (2021).